依维柯车型起停系统开发过程实例分析

李晓莲

（南京依维柯汽车有限公司产品工程部，江苏 南京 211806）

在节能环保的大趋势下，各汽车厂商也在不断地研发新的节能环保技术，以提高自身的市场竞争力。发动机起停技术（Stop&Start System）就是其中的一种，其优势在于最大限度减少发动机怠速时的燃油损耗，提高发动机的节油率并降低排放。

近年来，起停技术得到普遍应用，越来越多的车辆搭载了该系统。南京依维柯采用意大利依维柯控制策略，将该系统引进并搭载在某新款车型上。

1 依维柯起停系统简介

起停系统的基本组成为：ECM（发动机控制单元）、BCM（车身控制单元）、智能发电机、稳压器、制动真空度传感器、离合器位置传感器、IBS传感器及专用蓄电池。如图1所示。

系统采用多路传输技术，CAN网、LIN线、K线3路并行，进行数据传输，以确保系统高效、安全、可靠；各组成部件各司其职，缺一不可。

1）智能发电机通过LIN线连接至ECM，按需提供发电量。

2）IBS传感器通过LIN线连接至BCM， 提供总线需要的信息，包括SOC、SOH、电压及蓄电池温度；用以判断蓄电池实时状况，补偿整车动力，降低油耗。

3）稳压器通过K线连接至BCM，获得整车起停信息，确保车辆频繁起动时，部分用电器有稳定的电压。

4）BCM实时监测IBS电池的数据，以及离合器开关、制动、稳压器、发电机状态。通过CAN总线与ECM通信，控制发动机起停，以实现系统目标。

5）ECM读取真空传感器信息及与BCM连接的CAN总线信息，以确保当起停工作时要保证继电器正常运行。

图1 起停系统组成示意图

2 起停系统工作异常现象原因分析及改进方案

2.1 起停系统控制逻辑及线路原理

图2为意大利依维柯提供的初版系统线路原理图。

根据BCM功能规范对起停系统的管理描述，其控制逻辑如下。

1）车辆首次起动，须由驾驶员将点火开关旋至起动挡；此时，BCM起动继电器（R2）处于断开状态，而ECM（发动机控制单元）起动继电器（R1）处于闭合状态。

2）首次起动成功后，发动机正常运转；此时，BCM起动继电器（R2）处于闭合状态，而ECM起动继电器（R1）处于断开状态。

图2 起停系统初版线路原理图

3）车辆自动起动发动机（车辆状态满足自动起停条件）时，BCM起动继电器（R2）及ECM起动继电器（R1）均处于闭合状态；自动起动结束后，发动机恢复正常运转，此时ECM起动继电器（R1）处于断开状态。

4）如果ECM起动继电器（R1）因某种原因发生触点黏连情况，当系统检测到这种错误状态后，BCM控制继电器R2断开，在继电器R1错误未解除之前，系统不允许车辆自动起停。

2.2 起停系统工作异常现象及原因分析

根据上述控制逻辑及线路原理图，设计专用线束，进行样车搭建。搭载该系统的首轮样车装配完成后，对系统功能进行测试。在测试过程中，发现有异常现象发生：在发动机自动起动或起停功能激活时，玻璃升降电机、刮水、远近光、前雾灯及音响等电器设备会短时停止工作，持续时间约为20s。

为查找系统工作异常原因，线束设计工程师及测试工程师做了大量的工作。

1）根据原理图排查整车线束，确认线束设计符合原理图。

2）用CANoe监控系统工作时CAN网络上的相关信息及各电器设备的工作状态，发现在静态起停功能激活和动态车辆自动起动工况下，灯光、刮水及音响等设备的工作状态均有从ON到OFF的跳变过程，且在OFF状态持续时间约为20s。

图3为车辆动态测试相关信号状态曲线。从图3可以看出，当BCM监测到发动机自动起动时，BCM对灯光、刮水等设备的输出处于短时禁止状态；此时，BCM接收到异常信号“key status=error ”（ key status为点火开关钥匙信号状态）。

图3 动态测试相关信号状态曲线

图4 为车辆静态测试相关信号状态曲线。从图4数据分析可知，车辆在首次起动（手动起动）结束后，深踩离合器踏板激活起停功能时，BCM也收到异常信号“key status=error ”（ key status为点火开关钥匙信号状态）；此时，灯光、刮水等电器设备也被短时禁止工作，持续时间约为20s。待“key status”信号“error”解除后，上述电器设备工作恢复正常。

根据两种工况的测试结果分析得出，导致灯光、刮水等用电设备工作异常的根本原因为：车辆自动起动或起停功能激活时，BCM接收到了错误的key status状态信息。进一步分析，根据BCM控制逻辑，监控key status状态的PIN F09，其正确逻辑应为：车辆首次起动时，PIN F09应接收高电平信号；当起动结束后，PIN F09应保持低电平状态。而根据初版原理图（图2），当车辆首次起动结束后，起停功能激活，BCM起动继电器（R2）处于闭合状态，使得PIN F09接收到了高电平信号，直接导致key status状态错误，造成起停系统工作时其他用电设备工作异常。

图4 静态测试相关信号状态曲线

2.3 改进方案及验证

找到了系统异常的根本原因，接下来排除异常解决问题，而解决问题的关键在于如何保证key status信号正确。经过深入研究，认为必须对起停系统的线路原理图进行优化改进，才能确保key status信号符合BCM逻辑要求。改进后的线路原理图见图5。

改进后的线路中，增加了一个继电器（图5红色圆圈处），该继电器的作用为：将PIN F09与继电器R1、R2进行隔离，当车辆首次起动时，PIN F09为高电平信号；当首次起动结束及进入自动起停模式后，PIN F09始终保持低电平。

根据改进后的线路原理改制线束，对系统功能重新验证测试。测试仍然分两种工况。

1）车辆静态测试 首次起动后，深踩离合，起停功能激活；观察系统及各用电设备工作是否正常，并记录相关数据（图6）。

2）车辆动态测试 当车辆满足自动起停条件时，当发动机实现自动起动时，观察系统及各用电设备工作是否正常，并记录相关数据（图7）。

根据图6、图7相关试验数据及主观判断，两种工况下，起停功能激活时，系统及各用电器工作均正常，BCM短时禁止输出异常现象消除，说明改进有效。

图5 起停系统改进后的线路原理图

图6 起停系统改进静态测试

图7 起停系统改进动态测试

3 结束语

优化改进后的起停系统搭载在多台可靠性路试车辆上进行可靠性验证，在此期间无异常现象发生。如今该系统配置早已开放，并已顺利投产。

本文介绍的开发实例，从产品研制、装车验证测试、发现问题、分析问题、提出解决方案、方案验证、到锁定产品状态这一过程，属于产品研发的后设计阶段的必经流程。通过本文实例，充分说明在新车型及新配置投产之前，功能测试及系统测试的重要性；通过测试不仅能够降低电气系统潜在的缺陷，提升整车电气水平，也提升了公司在车辆电气方面的竞争力。