APP下载

移库换挡故障分析研究

2022-10-27汪震隆胡成帅李顺波

汽车电器 2022年10期
关键词:系统结构挡位仪表

汪震隆,胡成帅,李顺波

(吉利汽车研究院(宁波)有限公司,浙江 宁波 315336)

对于汽车操纵而言,如果出现目标方向挡位和实际方向挡位不一致,是比较危险的情况,有可能造成不可挽回的经济损失和生命安全威胁。这种情况主要出现在自动挡车型中,工程实践中,偶有发生。本文就从某车型开发过程遇到的此类案例进行分析研究,提出一系列故障排查方法和解决措施,供相关从业人员参考。

1 问题描述

某试验车偶发出现挂前进挡(D挡)车辆往后行驶问题,此时仪表显示D挡,没有故障提醒。故障出现后重新挂挡,发现挂D挡、R挡、N挡车辆都是往后行驶。通过长时间下电再上电,故障才恢复。

读取车辆相关模块故障码,发现换挡执行器TACM报了“系统内部故障”故障码(DTC)。

2 原因分析

2.1 换挡系统结构解析[1]

不同车型或不同变速器的换挡系统结构有所区别,要排查该问题原因,首先对其换挡系统结构进行解析。该车型换挡系统结构示意图如图1所示。

图1 换挡系统结构示意图

该变速器为液力自动变速器,通过电子换挡器EGSM进行换挡操纵。但变速器本身不带自动换挡执行机构,需通过外置的换挡执行器TACM实现换挡。移库换挡过程为:操纵EGSM,发出换挡动作信号给动力控制单元ECM,ECM经过信号处理发出PRND挡位请求信号给TACM,TACM通过电机及其蜗轮蜗杆机构带动变速器上面换挡轴旋转。

图2所示为变速器内换挡系统结构。上述换挡轴旋转,通过换挡棘爪板带动手动换挡阀轴向移动,实现油路切换以实现PRND移库换挡。

图2 变速器内换挡系统

2.2 潜在原因分析[2-4]

在此例故障中,通过EGSM请求的是D挡,仪表显示的也是D挡(挡位显示信号来自ECM发的目标挡位),说明ECM接收EGSM操纵信号没问题,ECM处理后发出的D挡请求信号也没问题。

AT变速器移库换挡是由手动换挡阀位置决定的PRND挡位,车辆实际行驶方向为倒挡,即可判定变速器实际挡位为R挡,而实际读取的TCM挡位信号也正是R挡。

通过上述分析,结合TACM报了系统内部故障DTC,故障原因锁定在TACM范围内,初步判定故障原因为TACM卡在R挡位置。

针对TACM系统内部故障DCT进行故障树分析,如图3所示。

图3 TACM故障FTA分析

电路板故障排查

针对电路板故障,做如下检测分析。

1)对TACM进行外观检测,结果正常。

2)对TACM换挡角度和换挡时间进行台架测试,结果正常。

3)对电路板进行追溯,查验电路板单体测试报告、TACM总成下线测试报告,报告显示无异常。

4)对TACM进行电流测试,两次电流都稳定在68mA/12V,满足标准(70±2)mA/12V,结果正常。

5)对TACM进行台架模拟挂挡测试,均能正常响应挂挡,结果正常。

6)对供电电路、电机H桥电路和霍尔传感器电路进行X光检测,如图4所示,无异常。

图4 X光检测图

通过以上分析,可以排除电路板故障。

TCAM软件失效排查

TACM会进行挡位自学习,并存储在NVM中,以消除装配误差。如果该自学值丢失或存储错误,也可能导致挂挡错误。此外,NVM也会记忆钥匙上电次数。根据这一特性,进行对应的DID诊断测试可判断NVM是否失效。测试结果显示,能读取合理的自学习值及其状态信息,可获得与实际测试一样的上电次数值及其状态信息。由此判定软件记忆存储正常。

操作超时故障排查

1)机械卡滞检测。如果因为TACM机械部件故障,导致卡滞在某个位置,长时间不能恢复,也会报系统内部故障。但通过功能测试,TACM可正常运转,后续拆解也没发现内部部件异常情况。

2)低压测试。在台架上对TACM供电电压进行低压设置,设为9V,电流限制在1A(此处模拟整车蓄电池亏电状态)。测试发现从P到N挡过程中,会卡在PR之间,并报出系统内部故障代码。

此前对故障车辆进行追溯时得知,该车长时间处于闲置状态,当天启动时出现过启动困难,判断车辆处于亏电状态,这与台架模拟测试结果吻合。

正向分析

参照图2变速器内换挡系统,各挡挂挡力矩不同,基于功能安全考虑,P挡力矩最大。在车辆亏电时启动后立即挂D挡,此时在从P切换到D挡的过程中,当到达R挡位置时,因TACM换挡消耗电量大(P挡最大电流可以达到10A,正常在2A左右),电压值被大幅拉低,蓄电池供电不足,导致TACM换挡到R位置,尝试继续挂到N挡时,产生卡滞,超时出现DTC。此内部故障DTC有其特殊性,即需要通过断KL15进入休眠后重新上电才能恢复功能。所以故障出现时,通过重新挂挡仍无法从R挡出来,必须长时间下电休眠后才能恢复挂挡。

到此排查出故障原因为低压亏电引起TACM挂挡卡滞。

3 解决措施及验证

针对低压亏电导致的挂挡卡滞,解决措施分为两方面:一方面优化TACM低压性能;另一方面是完善后处理,降低故障风险。其中,TACM的低压性能通过重新选型电机解决。本文主要针对后处理措施进行探讨。

该试验车出现挡位卡滞后,一是没有仪表提醒信息传递给用户,二是没有相应安全监控机制,三是故障无法自行恢复。这三方面都需要后处理优化。

3.1 安全提醒

挡位提醒

ECM发给仪表显示的是目标挡位,此案例中仪表显示目标挡位D,但实际车辆往后行驶,所以需要故障发生时,将仪表挡位显示切换到实际行驶方向挡位。ECM对挡位显示信号进行优化,优化逻辑如图5所示。

图5 挡位显示信号优化逻辑

文字警报提醒

要求TACM发生上述卡滞故障时,发出对应的错误状态标志位给ECM,ECM根据该信号优化仪表提醒信号逻辑,即收到TACM卡滞错误状态,发送文字提醒信号给仪表,仪表收到后弹出对应文字,如:换挡异常,并伴随警报声,以提醒用户查看仪表信息。

3.2 安全监控

TCM安全监控

TCM通过判断目标挡位和实际挡位不一致,打开挡位离合器进行跳空挡操作,即通过切断动力传递规避风险发生。

ECM安全监控

ECM通过判断目标挡位和实际挡位不一致,从扭矩和加速度两个维度进行限扭控制,保证车辆在故障状态踩油门踏板时降低风险。此为冗余设计方案。

3.3 故障恢复机制

TACM优化系统内部故障处理机制,要求出现此故障码时,电压恢复后,可自行恢复故障,以响应用户重新挂挡需求。

3.4 试验验证

通过上述措施优化后,实车更新ECM、TCM、TACM和仪表软件,进行测试。模拟复现故障,仪表挡位显示在0.5s内从D变为R,随后跳N挡,车辆动力切断,仪表文字提醒“换挡故障”。

4 结论

本文针对某试验车出现的挂挡故障,进行潜在原因分析,并结合试验测试,最终确定故障主因。同时针对该故障的后处理进行优化,保证此类故障或其他原因导致的同类故障产生后,能有相应的保护机制,以最大化降低风险。通过本文的分析研究,对该类问题的优化设计和验证提供一种思路,希望能有一定的实践参考意义。

猜你喜欢

系统结构挡位仪表
商用车仪表台中段下护板与仪表台本体间隙问题分析与解决方案
在线分析仪表管理模式的初步探讨
改扩建工程中变压器并列运行的影响
如何正确操作自动挡汽车
分区域广域继电保护的系统结构与故障识别
论电力系统配网自动化技术与应用探索
探讨自动化仪表安装调试技术要点
多挡电热器的挡位变换原理与方法
“起停”是什么
关于电气自动化仪表的维护探讨