優化起動控制策略挑戰極限電壓的解決方案

【摘" 要】整車虧電無法起動問題已經成為售后高頻抱怨的品質問題，文章從市場問題車輛調查著手，分析出失效特征與起動原理存在強相關性，并對起動系統的電路故障和控制故障進行因子分解，開展問題排查，找到問題主因，以便以最小代價、最快周期通過優化起動控制策略，最后采用起動控制延時的方案，成功解決低溫蓄電池電壓不足的起動問題，進一步提升起動系統低電壓起動成功的下極限。

【關鍵詞】通信中斷；無法起動；PEPS起動請求；拖動延時

中圖分類號：U463.633" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）03-0075-02

Optimization of Start Control Strategy to Challenge Extreme Voltage Solutions

TANG Hai，ZHOU Wenhua，CAI Heng，HE Jinglin，YOU Song

（Chongqing Changan Automobile Co.，Ltd.，Chongqing 401120，China）

【Abstract】The problem of the vehicle being unable to start has become a frequent quality issue in after-sales complaints. This article analyzes the strong correlation between fault characteristics and starting principles through market research on problematic vehicles. By factoring the circuit and control faults of the starting system，conducting problem troubleshooting to identify the main cause of the problem，and finally optimizing the starting control strategy with the minimum cost and fastest cycle，The solution of delayed start control has successfully solved the problem of insufficient voltage in low-temperature batteries，further enhancing the lower limit of successful low-voltage start in the starting system.

【Key words】interruption of communication；unable start；PEPS start request；drag delay

作者簡介

唐海（1981—），男，工程師，從事汽車電源系統匹配及性能研究工作。

車輛智能化、網聯化的大量應用，導致整車電源虧電問題增多，虧電的直接后果就是導致整車無法起動，整車虧電無法起動問題已經成為當前售后高頻次品質抱怨問題，特別是在北方的冬季，車輛虧電無法起動對用戶和維修人員造成極大的困擾和抱怨。如何在電量不足情況下實現極限低電壓的起動是本次研究的主要方向。

1" 故障描述

進入11月底，北方地區急劇降溫到零下10℃，尤其是東北三省和內蒙古地區出現車輛無法起動，需要救援的數量異常增加。相關人員聯合成立冷起動系統專責組立即到東北地區各服務站開展現場調查和實車數據采集。

對服務站的維修技師開展維修方法的調查，維修技師反饋車輛無故障碼，整車帶電功能可以上電使用，其中有部分維修技師反饋問題車輛采用短接起動繼電器的方法可以實現起動救援，此關鍵信息是分析問題的一個重要方向，采用手動短接方式是可以起動成功的，說明車輛電池電量能支撐起動。

現場對蓄電池技術狀態相同的2種不同起動系統配置車型開展對比驗證，同等電池電量的情況下，80%高電量時，2個配置均可以起動成功；50%低電量時，機械鑰匙配置車型可以起動成功，但PEPS配置車型起動失敗。此信息是分析問題的另一個關鍵信息，說明2個不同配置車型在低電量時起動系統能力存在差異，可以從起動回路上開展進一步分析。

通過以上問題現狀的調查和分析，明確改進方向從電源系統和起動控制邏輯方面開展進一步分析。

2" 起動系統原理

1）機械鑰匙配置車型起動原理如圖1所示。起動信號由機械鑰匙點火開關ST硬線發出，一方面直接控制起動繼電器，一方面輸入給TCU，TCU控制起動繼電器的另一端，實現起動機吸合拖動。當點火開關ST信號斷開時，或者TCU輸出端斷開時，起動繼電器斷開退出起動。

2）PEPS車型起動原理如圖2所示。按下PEPS起動鍵，PEPS通過CAN信號發出起動請求信號，EMS接收到PEPS的起動請求信號后，內部拉低R1/R2起動繼電器，從而導通起動電機拖動發動機進行運轉。當PEPS停止發送起動請求信號后，EMS會立即退出繼電器拉低，從而退出起動電機的起動控制，發動機停止拖動。

PEPS會持續（約1min）發送起動請求信號，主要滿足以下兩種條件則退出：①系統電源電壓過低；②當起動成功后，EMS會發送發動機狀態為“Running”，PEPS收到后退出。

3" 故障排查

攻關小組通過頭腦風暴和六西格瑪TRIZ方法，對引起低溫無法啟動的可能原因按照系統逐層分解，通過前期的調查結果已初步排除油路故障和機械故障，針對電路故障和控制故障2個方向按照故障樹圖進一步開展2級要因分解，如圖3所示。

通過要因分解總結歸納出5個可能末端要因（表1），通過歷史數據和現場測試數據分析、問題再現、系統對比等方法，逐條進行確認，以便找出導致低溫無法起動的根本要因。按照以上5個方向進行全面排查得出結論。

1）故障再現過程數據顯示如圖4所示，當起動機接通瞬間，起動機內部觸點接觸大電流導致系統電壓瞬降，當電池電量SOC低于50%時，起動系統電壓會降低至6.5V以下，ECU的CAN通信出現立即中斷，ECU通信中斷后PEPS起動請求信號Crank_c（圖中藍線）置0，此時ECU立即停止起動機的拖動，起動失敗。這與故障車輛起動瞬間起動電機出現“啪”的一聲就停止了的故障現象完全吻合。

2）進一步分析CAN通信中斷問題，起動系統的相關控制器CAN通信中斷數據（表2）存在高低差異，ECU的CAN通信在低于6.5V時直接立即中斷，設置延時為0s，是起動系統的最短板。而BCM和GW雖設置有通信中斷延遲時間，但均未達到500ms的要求，不滿足V2.0版CAN通信的要求。

綜上，通過對5個可能要因展開逐層分析確認，最終鎖定導致本次低溫起動失敗問題的根本原因是在電池電量降低時，起動過程ECU電壓瞬間低于6.5V以下，ECU的CAN通信未設置500ms的延遲中斷功能，導致起動請求信號立即中斷，退出起動。

4" 對策實施

鑒于起動系統CAN網絡相關控制器BCM、GW和ECU在起動瞬間均存在系統電壓低于6.5V的情況，且均未達到500ms延遲中斷的要求，如果解決方案要更改3個控制器的通信延遲，需要重新選擇芯片開發，周期和成本無法快速滿足市場需求，無法解決市場車輛的燃眉之急。

為此，經過起動系統專業小組多次論證，解決方案采用優化ECU起動控制延時策略，如圖5所示，ECU內部將起動拖動信號進行延時設置，ECU收到PEPS起動請求開始控制起動電機接通，至少保持拖動N秒才停止起動（即使PEPS起動請求信號CAN通信中斷也會保持起動機接通，起動成功則立即停止斷開）。

保持拖動時間N設定邏輯如圖6所示，延遲時間N根據不同的溫度起動成功需要的時間進行標定，最低延遲時間按照500ms覆蓋V2.0版CAN通信的規范要求。

1）效果驗證：針對2臺問題車開展效果對比驗證，老軟件仍然無法起動，新版軟件2臺車均一次性起動成功，如圖7所示，優化起動控制策略可解決低溫低電壓起動失敗問題，確認措施有效。

2）措施實施：北方地區定向開展車輛升級，刷寫約500臺潛在風險車輛，升級后，整個冬季均未出現無法起動問題，改善效果有效。

3）平臺化實施：后續將各控制器低電壓通信中斷延遲時間統一按照500ms要求進行開發，同步將ECU控制起動延時邏輯作為平臺化的方案。

5" 結束語

通過本次問題攻關，快速解決了市場品質抱怨問題，提升了用戶滿意度，同時提升了低溫冷起動系統匹配能力，挖掘增補了冷起動系統的短板，延長了蓄電池的使用周期，降低了維修成本。后續將優化低溫冷啟動驗證體系，汽車低溫冷起動環境模擬試驗規范，將低電量場景納入低溫冷起動匹配驗收流程。

參考文獻：

[1] 魯亞云. 改善汽車低溫起動性能的措施[J]. 農機使用與維修，2010（4）：74-77.

[2] 羅桂山，龐建中，史全勝，等. 整車低溫啟動性研究[J]. 機電設備，2015（5）：73-76.

（編輯" 凌" 波）