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汽車前照燈閃爍問(wèn)題分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化

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汽車前照燈閃爍問(wèn)題分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化

【摘要】汽車前照燈是整車照明的重要組成,隨著時(shí)代的發(fā)展,汽車前照燈的設(shè)計(jì)也越來(lái)越簡(jiǎn)單化、多樣化。本文針對(duì)某車型項(xiàng)目階段出現(xiàn)的前照燈閃爍問(wèn)題,從前照燈的控制邏輯展開,分析故障產(chǎn)生的原因,并研究?jī)?yōu)化方案。

【關(guān)鍵詞】前照燈閃爍;故障分析;設(shè)計(jì)優(yōu)化

汽車前照燈位于車輛的前部,現(xiàn)代前照燈一般采用組合式前照燈,包含有近光燈、遠(yuǎn)光燈、駐車燈以及日間行車燈4種功能。汽車前照燈對(duì)于整車安全有著重要的意義,本文對(duì)某車型項(xiàng)目階段汽車前照燈閃爍問(wèn)題進(jìn)行原因分析,并提出解決方案,最終驗(yàn)證結(jié)果。

1故障現(xiàn)象

一輛常規(guī)試驗(yàn)車在冷車起動(dòng)后在昏暗環(huán)境檢查前照燈拐點(diǎn)時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)前照燈開關(guān),從Auto擋轉(zhuǎn)至OFF擋時(shí),前照燈光導(dǎo)條閃亮后熄滅,車輛保持點(diǎn)火狀態(tài),多次嘗試該操作后,現(xiàn)象消失。

2日間行車燈/駐車燈工作原理

2.1功能介紹

某項(xiàng)目車汽車前照燈的示意圖見(jiàn)圖1,1為近光燈和遠(yuǎn)光燈,通過(guò)調(diào)節(jié)燈光的角度實(shí)現(xiàn)近光燈和遠(yuǎn)光燈的切換,2為駐車燈和日間行車燈,為一條LED的光導(dǎo)條,通過(guò)控制光導(dǎo)條不同的亮度實(shí)現(xiàn)不同的功能,其中日間行車燈比駐車燈更亮[2]。日間行車燈的功能是幫助對(duì)向車輛更好地識(shí)別到車輛,避免交通事故的產(chǎn)生,會(huì)在車輛起動(dòng)后行駛時(shí)打開,無(wú)法進(jìn)行手動(dòng)關(guān)閉;駐車燈的功能主要是停車時(shí),標(biāo)明車輛的具體位置,方便人員在夜間或者燈光較暗的環(huán)境下盡快找到車輛。通過(guò)前照燈開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述燈光功能的控制,圖2為某車型燈光開關(guān),共有4個(gè)擋位,分別為OFF擋、Auto擋、Position擋和LB擋。當(dāng)把開關(guān)打至OFF擋時(shí),除日間行車燈外,所有燈光均會(huì)關(guān)閉(根據(jù)2019年12月17號(hào)發(fā)布的GB4785-2019《汽車及掛車外部照明和光信號(hào)裝置的安裝規(guī)定》,當(dāng)車速低于10km/h時(shí),日間行駛燈允許手動(dòng)關(guān)閉,在此情況下若車速高于10km/h或車輛已行駛超過(guò)100m且保持行駛狀態(tài)時(shí),日間行駛燈應(yīng)自動(dòng)開啟直至再次關(guān)閉);打至Auto擋時(shí),前照燈將根據(jù)外部環(huán)境打開對(duì)應(yīng)的燈光,一般會(huì)區(qū)分為白天模式和夜晚模式,夜間模式時(shí),駐車燈會(huì)自動(dòng)打開;打至Position擋時(shí),將手動(dòng)打開駐車燈;打至LB擋時(shí),手動(dòng)打開近光燈[3-4]。

2.2工作原理汽車前照燈受車身控制模塊

(Bodycontrolmodule)控制,控制邏輯見(jiàn)圖3,車身控制模塊接收整車陽(yáng)光傳感器(Solarsensor)的白天/夜晚信號(hào)和前照燈組合開關(guān)(Multi-functionswitch)的擋位信號(hào),通過(guò)以上信號(hào)的匯總分析,車身控制模塊判斷此時(shí)前照燈的具體功能。由于該車型日間行車燈和駐車燈復(fù)用,當(dāng)車身控制模塊判斷此時(shí)應(yīng)亮日間行車燈時(shí),只會(huì)輸出一路DRL信號(hào),前照燈亮日間行車燈,亮度為100%;當(dāng)車身控制模塊判斷亮駐車燈時(shí),會(huì)輸出兩路信號(hào):DRL信號(hào)和PARK信號(hào),前照燈將亮駐車燈,此時(shí)的亮度受整車背光的影響,背光變化控制車身控制模塊的PARK信號(hào)輸出。

3故障分析

3.1原因猜想

缺陷發(fā)生時(shí),前照燈開關(guān)處于Auto擋,外部光線較暗,處于夜間模式,前照燈開啟駐車燈,此時(shí)關(guān)閉前照燈,正常情況下駐車燈將直接關(guān)閉,但缺陷車前照燈閃爍后關(guān)閉。分析閃爍可能的原因有:①前照燈LED燈帶異常,燈帶熄滅過(guò)程中閃爍;②LED燈帶輸入電壓異常,存在短暫的高電壓輸出;③車身控制模塊控制信號(hào)異常,模塊判斷的燈光信號(hào)由亮到滅的過(guò)程中存在錯(cuò)誤判斷[5]。

3.2問(wèn)題復(fù)現(xiàn)

根據(jù)缺陷工況的描述,當(dāng)時(shí)駕駛員僅進(jìn)行了啟動(dòng)操作,未進(jìn)行其他操作,復(fù)現(xiàn)工況將圍繞啟動(dòng)展開。由于缺陷消失是隨著前照燈開關(guān)操作及車輛怠速,我們懷疑與車輛整車電壓及開關(guān)操作有關(guān)。綜合上述分析,我們?cè)O(shè)計(jì)了如下3種復(fù)現(xiàn)工況:①車輛靜置30min,冷車起動(dòng)后,在車輛靜止?fàn)顟B(tài),開關(guān)前照燈開關(guān)20次,確認(rèn)前照燈是否閃爍;②非冷起狀態(tài)(車輛未靜置,每次車輛整車休眠完成后就重新起動(dòng)),起動(dòng)車輛,車輛靜止?fàn)顟B(tài),開關(guān)前照燈開關(guān)20次,確認(rèn)前照燈是否閃爍;③車輛ON擋,開啟各種用電器(如前照燈近光燈/霧燈、空調(diào)等)10min,使得整車電壓降低,待整車休眠后,再起動(dòng)車輛,開關(guān)前照燈開關(guān)20次,確認(rèn)前照燈是否閃爍。對(duì)于以上3種復(fù)現(xiàn)的工況,為了排除車輛以及環(huán)境的影響,我們?cè)诨璋淡h(huán)境對(duì)缺陷車上分別復(fù)現(xiàn)以上3種工況。通過(guò)一段時(shí)間的復(fù)現(xiàn),3種工況下的復(fù)現(xiàn)次數(shù)及頻次記錄見(jiàn)表1。從復(fù)現(xiàn)的結(jié)果來(lái)看,對(duì)比3種工況下的復(fù)現(xiàn)結(jié)果,可以看出,整車電壓與該問(wèn)題的關(guān)系極大,車輛的起動(dòng)工況不確定是否與該問(wèn)題強(qiáng)相關(guān)。

3.3數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證

通過(guò)上述原因的猜想和復(fù)現(xiàn)工況的發(fā)現(xiàn),我們需要錄取整車的CAN數(shù)據(jù)和前照燈端的輸入電壓以及整車電壓,使用SPY3連接整車診斷口,同時(shí)用示波器同時(shí)錄取前照燈輸入端的PARK和DRL的信號(hào)電壓,按照工況3的方式復(fù)現(xiàn)錄取數(shù)據(jù)。錄取缺陷發(fā)生時(shí)的總線數(shù)據(jù)見(jiàn)圖4,圖4中紅色線為前照燈開關(guān)信號(hào),表示前照燈的當(dāng)前擋位,藍(lán)色線為駐車燈信號(hào)。如圖4所示,當(dāng)前照燈開關(guān)信號(hào)由AUTO變?yōu)镺FF時(shí),駐車燈信號(hào)由true變?yōu)閒alse,模塊判斷的駐車燈信號(hào)隨著開關(guān)信號(hào)同步變化,在同一個(gè)開關(guān)信號(hào)變化過(guò)程中(由AUTO到OFF過(guò)程),不存在短暫的燈光信號(hào)由亮變暗再變亮最后變暗的現(xiàn)象,從以上數(shù)據(jù)分析,猜想3可以排除,不是車身控制模塊控制信號(hào)的問(wèn)題。通過(guò)示波器錄取的缺陷狀態(tài)時(shí)前照燈側(cè)的輸入信號(hào)如圖5所示,圖5中PARK信號(hào)和DRL信號(hào)不同步,在某一時(shí)刻存在292ms的延遲,PRAK信息已經(jīng)停止輸出,DRL信號(hào)還在持續(xù)輸出。根據(jù)上述前照燈日間行車燈/駐車燈原理的分析,當(dāng)前照燈只接收到DRL信號(hào)時(shí),亮日間行車燈;當(dāng)收到PARK信號(hào)和DRL信號(hào)時(shí),亮駐車燈。根據(jù)圖5的顯示,由于DRL信號(hào)存在292ms的延遲,導(dǎo)致此時(shí)前照燈將從駐車燈切換到日間行車燈,再熄滅;因?yàn)槿臻g行車燈的亮度高于駐車燈,故此時(shí)前照燈表現(xiàn)為由暗轉(zhuǎn)亮后熄滅,和閃爍現(xiàn)象相似。由此可知,前照燈閃爍的原因是車身控制模塊的兩路輸出信號(hào)存在延遲,使得前照燈由駐車燈模式切換至日間行車燈,表現(xiàn)為閃爍的現(xiàn)象,從而確認(rèn)該問(wèn)題的原因是猜想2。通過(guò)上述分析可知,前照燈閃爍是由于車身控制模塊的兩路信號(hào)輸出延遲導(dǎo)致的,由復(fù)現(xiàn)結(jié)果看,該問(wèn)題與整車電壓變化強(qiáng)相關(guān)。通過(guò)臺(tái)架復(fù)現(xiàn),測(cè)試不同電壓條件下的車身控制模塊的DRL輸出狀況,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓高于13.3V時(shí)電壓變化,車身控制模塊的DRL輸出會(huì)出現(xiàn)延遲。研究車身控制模塊的軟件邏輯,發(fā)現(xiàn)該條件剛好觸發(fā)DRL端的占空比輸出更新的條件,由于DRL的輸出信號(hào)同時(shí)受占空比更新和外部請(qǐng)求的控制,且兩路邏輯同時(shí)計(jì)算,占空比更新的優(yōu)先級(jí)高于外部請(qǐng)求,當(dāng)觸發(fā)DRL端占空比更新時(shí),將優(yōu)先處理占空比的變更,再處理外部請(qǐng)求,從而導(dǎo)致外部請(qǐng)求的需求延遲處理,最后形成信號(hào)輸出與外部請(qǐng)求的時(shí)間相差200ms,從而導(dǎo)致DRL端輸出和PARK端輸出不一致,引起前照燈閃爍的現(xiàn)象。

4解決方案及設(shè)計(jì)優(yōu)化

通過(guò)上述整車及臺(tái)架的分析,該問(wèn)題是由于車輛起動(dòng)時(shí),整車電壓及電壓變化觸發(fā)了車身控制模塊DRL輸出端的占空比更新,導(dǎo)致DRL端輸出比PARK端輸出延遲200ms,使得前照燈由正常的駐車燈模式到熄滅,變?yōu)轳v車燈模式切換為日間行車燈模式再到熄滅,由于日間行車燈比駐車燈亮度高,從而出現(xiàn)前照燈閃爍的現(xiàn)象。由于整車電壓變化屬于車輛常規(guī)工況條件,占空比變化的閾值是通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)確認(rèn)的,無(wú)法貿(mào)然更改,最終確認(rèn)更新車身控制模塊DRL端的邏輯,將占空比變化和外部請(qǐng)求分開,分成兩路邏輯分支,使得模塊可以同時(shí)對(duì)這兩路邏輯單獨(dú)分析計(jì)算,互不干擾。最終軟件優(yōu)化后,當(dāng)在臺(tái)架控制整車電壓觸發(fā)占空比變化時(shí),DRL端輸出正常,同時(shí)在整車更新車身控制模塊軟件后,按照之前的復(fù)現(xiàn)工況,整車測(cè)試100次,未發(fā)生該問(wèn)題。

5總結(jié)

針對(duì)某車型前照燈駐車燈閃爍問(wèn)題,通過(guò)原理分析,原因猜想,復(fù)現(xiàn)分析及數(shù)據(jù)采集驗(yàn)證分析問(wèn)題出現(xiàn)的原因,并通過(guò)軟件優(yōu)化的方式提供解決方案,最終通過(guò)臺(tái)架模擬及實(shí)車驗(yàn)證,確認(rèn)了方案的有效性,為后續(xù)解決同類問(wèn)題提供了分析思路及方向。

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作者:汪攀 陶至奎 李曉剛 單位:上汽通用汽車有限公司武漢分公司