整车控制器检测不到离合信号的故障案例分析

黎琪珍，黎 新，吴明瞭，董庆大，李 光，李 敏

（1.湖北科技学院，湖北 咸宁 437005；2.东风汽车股份有限公司商品研发院，湖北 武汉 430057）

东风汽车股份有限公司开发的某款纯电动物流车，在样车调试阶段发现整车控制器检测不到离合信号。虽然这个问题不影响换挡和行驶，但是远程监控系统会发现异常（驾车全程离合信号不变，挡位信号却有变化）。

1 离合相关电气原理图

某款纯电动物流车离合相关电器原理图如图1所示。离合踏板内部带一个常闭开关，一端搭铁，另一端分两路分别接整车控制器（简称VCU）和电机控制器（简称MCU）。不踩离合踏板，开关闭合，VCU和MCU均应检测到低电平；踩下离合踏板，开关断开，VCU和MCU均应检测到高电平。当VCU或MCU检测到离合信号变为高电平时，电机停止输出转矩，防止电机超速。从理论上说，离合信号接入VCU就够了，但是为了提高整车安全性，避免电机超速，此处采用冗余设计，离合信号接入VCU和MCU，只要有一个控制器工作正常，电机就不会超速。

图1 离合信号线

2 故障现象

点火开关钥匙拧到ON挡，VCU调试工具接入OBD诊断口，反复踩踏/松开离合踏板，上位机软件始终显示离合未踩下。测量VCU离合信号输入引脚，踩下离合时输入电压为0.7 V，松开离合时输入电压为0，也就是说无论离合踏板是否踩下，VCU输入信号都是低电平，从而使VCU误判离合踏板未踩下。

3 故障分析

VCU检测离合信号的接口电路如图2上半部分所示。

图2 VCU与MCU离合检测电路

松开离合踏板，离合信号输入端经常闭开关搭铁，单片机检测到低电平；踩下离合踏板，常闭开关断开，单片机检测端口被R3上拉，经R4、R5分压得到12 V×150/250=7.2 V，经单片机内部二极管钳位到5 V，识别为高电平。该接口电路经多个项目实践验证可靠，除非元器件脱落、虚焊或变质，否则不会有问题。

更换VCU后，新的VCU仍然检测不到离合踩下。在以往的电动车型中，离合信号只接入VCU，从未出现过这种故障。尝试剪断接入MCU的离合信号线，果然VCU能够正确识别离合踏板的状态，这充分说明是MCU干扰了VCU。

联系MCU厂商，得知接口电路如图2下半部分所示。光耦U1的2脚搭铁，1脚是控制端，输入低电平时U1截止，输入高电平时U1导通，但MCU内部并未将1脚上拉，而是经VCU内部的R3上拉。

当离合踏板踩下（离合开关断开）时，由于VCU内有上拉电阻R3，因此光耦U1导通，MCU离合信号输入端（此输入端与VCU离合信号输入端为并联关系）通过光耦的原边搭铁，VCU输入端电压由12 V降低为0.7 V（VCU内部单片机输入端口电压相应地由7.2 V降为0.42 V），反相器U2输入端通过光耦的副边搭铁，经过反相器后MCU_GPIO检测为高电平；当离合踏板松开（离合开关闭合）时，VCU和MCU离合信号输入端经离合开关搭铁，光耦U1截止，由于反相器输入端有上拉电阻，经过反相器后MCU_GPIO检测为低电平。故离合器闭合和断开时检测的电平不一样，即MCU电平检测有效。

拔掉VCU再上电试验，踩离合，MCU光耦1脚悬空，光耦截止；松离合，MCU光耦1脚搭铁，光耦截止。MCU无法检测离合状态，表明上述分析推理是正确的。

4 整改方案

临时方案剪断MCU离合信号线即可。永久方案可以在现有MCU接口电路基础上改进，光耦1脚在MCU内部接上拉电阻，2脚接离合信号线；也可以取消光耦，参考VCU接口电路重新设计。

5 结论

踩下离合踏板（离合开关断开不搭铁）时，VCU的R3本来是用于拉高VCU输入电平至12 V的，却被MCU利用使得光耦能够导通，而光耦导通反过来使得VCU输入信号被拉低至0.7 V，从而使得VCU检测不到高电平，误认为离合踏板未踩下。从表面上看，VCU有故障，MCU正常，实际恰恰相反，本例故障的根本原因是MCU检测电路设计不合理。本案例教导我们在工作实践中切忌头痛医头脚痛医脚。