汽車(chē)前照燈閃爍問(wèn)題分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化

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【摘要】汽車(chē)前照燈是整車(chē)照明的重要組成，隨著時(shí)代的發(fā)展，汽車(chē)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(chē)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(kāi)，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(chē)前照燈位于車(chē)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(chē)燈以及日間行車(chē)燈4種功能。汽車(chē)前照燈對(duì)于整車(chē)安全有著重要的意義，本文對(duì)某車(chē)型項(xiàng)目階段汽車(chē)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(chē)在冷車(chē)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(kāi)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(chē)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(chē)燈/駐車(chē)燈工作原理

2.1功能介紹

某項(xiàng)目車(chē)汽車(chē)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(chē)燈和日間行車(chē)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(chē)燈比駐車(chē)燈更亮[2]。日間行車(chē)燈的功能是幫助對(duì)向車(chē)輛更好地識(shí)別到車(chē)輛，避免交通事故的產(chǎn)生，會(huì)在車(chē)輛起動(dòng)后行駛時(shí)打開(kāi)，無(wú)法進(jìn)行手動(dòng)關(guān)閉；駐車(chē)燈的功能主要是停車(chē)時(shí)，標(biāo)明車(chē)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(chē)輛。通過(guò)前照燈開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述燈光功能的控制，圖2為某車(chē)型燈光開(kāi)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(kāi)關(guān)打至OFF擋時(shí)，除日間行車(chē)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(chē)及掛車(chē)外部照明和光信號(hào)裝置的安裝規(guī)定》，當(dāng)車(chē)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(chē)速高于10km/h或車(chē)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(kāi)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(kāi)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(chē)燈會(huì)自動(dòng)打開(kāi)；打至Position擋時(shí)，將手動(dòng)打開(kāi)駐車(chē)燈；打至LB擋時(shí)，手動(dòng)打開(kāi)近光燈[3-4]。

2.2工作原理汽車(chē)前照燈受車(chē)身控制模塊

（Bodycontrolmodule）控制，控制邏輯見(jiàn)圖3，車(chē)身控制模塊接收整車(chē)陽(yáng)光傳感器（Solarsensor）的白天/夜晚信號(hào)和前照燈組合開(kāi)關(guān)（Multi-functionswitch）的擋位信號(hào)，通過(guò)以上信號(hào)的匯總分析，車(chē)身控制模塊判斷此時(shí)前照燈的具體功能。由于該車(chē)型日間行車(chē)燈和駐車(chē)燈復(fù)用，當(dāng)車(chē)身控制模塊判斷此時(shí)應(yīng)亮日間行車(chē)燈時(shí)，只會(huì)輸出一路DRL信號(hào)，前照燈亮日間行車(chē)燈，亮度為100%；當(dāng)車(chē)身控制模塊判斷亮駐車(chē)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(chē)燈，此時(shí)的亮度受整車(chē)背光的影響，背光變化控制車(chē)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(kāi)關(guān)處于Auto擋，外部光線較暗，處于夜間模式，前照燈開(kāi)啟駐車(chē)燈，此時(shí)關(guān)閉前照燈，正常情況下駐車(chē)燈將直接關(guān)閉，但缺陷車(chē)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(chē)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(kāi)。由于缺陷消失是隨著前照燈開(kāi)關(guān)操作及車(chē)輛怠速，我們懷疑與車(chē)輛整車(chē)電壓及開(kāi)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(chē)輛靜置30min，冷車(chē)起動(dòng)后，在車(chē)輛靜止?fàn)顟B(tài)，開(kāi)關(guān)前照燈開(kāi)關(guān)20次，確認(rèn)前照燈是否閃爍；②非冷起狀態(tài)（車(chē)輛未靜置，每次車(chē)輛整車(chē)休眠完成后就重新起動(dòng)），起動(dòng)車(chē)輛，車(chē)輛靜止?fàn)顟B(tài)，開(kāi)關(guān)前照燈開(kāi)關(guān)20次，確認(rèn)前照燈是否閃爍；③車(chē)輛ON擋，開(kāi)啟各種用電器（如前照燈近光燈/霧燈、空調(diào)等）10min，使得整車(chē)電壓降低，待整車(chē)休眠后，再起動(dòng)車(chē)輛，開(kāi)關(guān)前照燈開(kāi)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(chē)輛以及環(huán)境的影響，我們?cè)诨璋淡h(huán)境對(duì)缺陷車(chē)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(chē)電壓與該問(wèn)題的關(guān)系極大，車(chē)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(chē)的CAN數(shù)據(jù)和前照燈端的輸入電壓以及整車(chē)電壓，使用SPY3連接整車(chē)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(kāi)關(guān)信號(hào)，表示前照燈的當(dāng)前擋位，藍(lán)色線為駐車(chē)燈信號(hào)。如圖4所示，當(dāng)前照燈開(kāi)關(guān)信號(hào)由AUTO變?yōu)镺FF時(shí)，駐車(chē)燈信號(hào)由true變?yōu)閒alse，模塊判斷的駐車(chē)燈信號(hào)隨著開(kāi)關(guān)信號(hào)同步變化，在同一個(gè)開(kāi)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(chē)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(chē)燈/駐車(chē)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(chē)燈；當(dāng)收到PARK信號(hào)和DRL信號(hào)時(shí)，亮駐車(chē)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(chē)燈切換到日間行車(chē)燈，再熄滅；因?yàn)槿臻g行車(chē)燈的亮度高于駐車(chē)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(chē)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(chē)燈模式切換至日間行車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)身控制模塊的DRL輸出會(huì)出現(xiàn)延遲。研究車(chē)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(chē)及臺(tái)架的分析，該問(wèn)題是由于車(chē)輛起動(dòng)時(shí)，整車(chē)電壓及電壓變化觸發(fā)了車(chē)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(chē)燈模式到熄滅，變?yōu)轳v車(chē)燈模式切換為日間行車(chē)燈模式再到熄滅，由于日間行車(chē)燈比駐車(chē)燈亮度高，從而出現(xiàn)前照燈閃爍的現(xiàn)象。由于整車(chē)電壓變化屬于車(chē)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(chē)身控制模塊DRL端的邏輯，將占空比變化和外部請(qǐng)求分開(kāi)，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(chē)電壓觸發(fā)占空比變化時(shí)，DRL端輸出正常，同時(shí)在整車(chē)更新車(chē)身控制模塊軟件后，按照之前的復(fù)現(xiàn)工況，整車(chē)測(cè)試100次，未發(fā)生該問(wèn)題。

5總結(jié)

針對(duì)某車(chē)型前照燈駐車(chē)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(chē)驗(yàn)證，確認(rèn)了方案的有效性，為后續(xù)解決同類(lèi)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(chē)有限公司武漢分公司