寶馬X5電控懸架控制異常故障診斷與排除

張春召

（廣東省機(jī)械技師學(xué)院汽車工程與技術(shù)服務(wù)系，廣東廣州 510450）

寶馬X5電控懸架控制異常故障診斷與排除

張春召

（廣東省機(jī)械技師學(xué)院汽車工程與技術(shù)服務(wù)系，廣東廣州 510450）

介紹寶馬X5電控空氣懸架結(jié)構(gòu)組成和控制原理，實(shí)例分析寶馬X5電控空氣懸架左側(cè)高于右側(cè)但無故障代碼的故障診斷與排除過程。

寶馬X5；電控懸架；EHC控制單元；電磁閥

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的汽車電器設(shè)備采用了微機(jī)控制，電控設(shè)備的控制更加準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)不能完成的控制精準(zhǔn)度。同時(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)都設(shè)置了故障自診斷功能，當(dāng)用檢測設(shè)備插入專用檢測接口時(shí)，可將故障代碼或數(shù)據(jù)流讀出來，即進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。根據(jù)故障代碼顯示的內(nèi)容，可以迅速確定故障的性質(zhì)和部位，有針對性地去檢查有關(guān)部件、元件或線路，將故障排除，為汽車故障診斷帶來了很大的方便。但自診斷并不是萬能的，有時(shí)也會(huì)有監(jiān)控不到的時(shí)候。本文針對一輛寶馬X5電控懸架控制異常的故障現(xiàn)象，闡述傳感器信號失準(zhǔn)對汽車電子控制系統(tǒng)所帶來的影響，同時(shí)通過自診斷系統(tǒng)的原理，分析為何某些傳感器有故障而無故障代碼顯示的原因。

1 寶馬X5電控懸架結(jié)構(gòu)組成以及控制原理

1.1寶馬X5電控懸架結(jié)構(gòu)組成

寶馬X5吉普車型的懸掛系統(tǒng)采用了單軸空氣彈簧部件，也就是說后軸的車輪懸掛配置的是空氣彈簧，該系統(tǒng)能夠在車輛滿載狀態(tài)下，確保車身高度維持在設(shè)定值范圍內(nèi)，因此車身高度幾乎是恒定的。該車電控懸架控制原理較為復(fù)雜，按照元件功能分類，由車身高度傳感器、EHC控制單元、供氣裝置總成和空氣彈簧4個(gè)部分組成，如圖1所示。

圖1 寶馬X5電控懸架結(jié)構(gòu)組成部件

1.1.1車身高度傳感器（圖1a）

2個(gè)高度傳感器均安裝在后橋上，傳感器殼體1組裝在后橋架梁上，鉸接桿2固定在擺臂上。該傳感器主要用于測量懸掛控制臂與車身的夾角，夾角信號傳送至EHC控制模塊，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后換算成車身高度值。該傳感器是一個(gè)霍爾式傳感器，由霍爾元件、永久磁鐵、信號齒、電子分析放大電路裝置組成。當(dāng)車身高度變化時(shí)，鉸接桿2帶動(dòng)信號齒移動(dòng)，感應(yīng)出的電壓經(jīng)過電子分析放大裝置的處理，并發(fā)送給電控懸架EHC控制單元。

1.1.2EHC控制模塊（圖1b）

EHC控制模塊固定在行李廂的右后裝置架中。它將車身高度傳感器的數(shù)字信號轉(zhuǎn)變成與車身高度成正比的電壓信號，同時(shí)EHC控制模塊能夠根據(jù)車身高度傳感器信號，識別出車輛空載和滿載信號，然后對車身進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平控制，自動(dòng)調(diào)平功能是EHC電控系統(tǒng)最突出的特點(diǎn)。

1.1.3供氣裝置總成（圖1c）

供氣裝置總成安裝在后備廂備胎下方，由電動(dòng)泵和電動(dòng)泵繼電器、空氣壓縮機(jī)、空氣彈簧電磁閥以及空氣軟管等組成。電動(dòng)泵繼電器由EHC電控模塊控制，用于接通空氣壓縮機(jī)的電源。

1.1.4空氣彈簧（圖1d）

空氣彈簧電磁閥由EHC控制模塊直接進(jìn)行控制，用于開啟或關(guān)閉相應(yīng)的空氣管路，并通過空氣軟管將壓縮機(jī)的高壓空氣輸送至減震器的氣囊中。2個(gè)空氣彈簧實(shí)質(zhì)上是一個(gè)可以充放氣的筒狀氣囊，安裝在后橋，下部支撐在輪架上，上部支撐在車身上，其上部有空氣接口。

2 寶馬X5電控懸架控制原理

寶馬X5電控懸架的控制原理如圖2所示?？諝庥晒苈愤M(jìn)入空氣濾芯，再進(jìn)入由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮機(jī)進(jìn)入干燥器中濾除水份。如果此時(shí)排泄電磁閥關(guān)閉，則調(diào)壓電磁閥也將關(guān)閉，空氣再往前進(jìn)入2個(gè)空氣彈簧電磁閥。若空氣彈簧電磁閥開啟，壓縮空氣就進(jìn)入空氣彈簧中，為空氣彈簧充氣。當(dāng)充到一定高度時(shí)，空氣彈簧電磁閥關(guān)閉，排泄電控閥打開，引入一部分空氣到調(diào)壓電磁閥，使調(diào)壓電磁閥打開，泄出大量多余空氣，保持系統(tǒng)壓力正常。若此時(shí)需放氣，EHC就打開空氣彈簧電磁閥，那么空氣彈簧中的空氣就沿充氣的逆方向從調(diào)壓電磁閥排出。同時(shí)電控懸架各電磁閥在EHC作用下能完成4種主要工作模式。

圖2 寶馬X5電控懸架控制原理圖

3 故障診斷及排除

3.1車輛故障現(xiàn)象

一輛2009年5月生產(chǎn)的寶馬X5 SUV，底盤型號為E53，已行駛120000km。該車車身傾斜，左后車身高度明顯比右后車身高度偏低，在啟動(dòng)工作模式下，左右兩側(cè)懸架均可工作，但靜止后左后側(cè)總是比右后側(cè)車身低了大約15cm。連接GT1診斷儀進(jìn)行自診斷，選擇X系E53底盤車型，點(diǎn)擊“快速測試”鍵，對全車電控系統(tǒng)進(jìn)行掃描，完成后點(diǎn)擊“控制模塊功能”鍵，選擇“EHC單軸空氣彈簧”項(xiàng)目，并無故障代碼顯示。

3.2故障原因分析

根據(jù)GT1專用診斷儀無法掃描到電控空氣懸架任何的故障，結(jié)合寶馬X5電控空氣懸架的控制原理以及本人維修經(jīng)驗(yàn)判斷分析，產(chǎn)生該故障的主要原因有如下幾點(diǎn)：①空氣彈簧電磁閥至空氣彈簧某處漏氣；②空氣懸架故障；③空氣彈簧電磁閥堵塞、卡滯或損壞；④電控系統(tǒng)故障。

3.3故障檢查與診斷

3.3.1氣路和空氣懸架的檢查與分析

首先，使用診斷儀的專項(xiàng)功能對氣路進(jìn)行檢查，查找是否有漏氣部位。選取“部件控制功能”中的“升高左后減振支柱”項(xiàng)目，點(diǎn)擊“激活”鍵，此時(shí)可聽到空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲，然后仔細(xì)聆聽空氣軟管和空氣氣囊各部位，并無任何漏氣聲。最后對減震彈簧及其附屬部件進(jìn)行詳細(xì)檢查，均無任何損壞。說明電控懸架氣路和空氣懸架無故障。

3.3.2空氣彈簧電磁閥的檢查與分析

根據(jù)空氣懸架的控制原理，如果空氣彈簧電磁閥有卡滯、堵塞或損壞，就會(huì)造成空氣彈簧無法進(jìn)行正常的充氣，從而引起空氣彈簧充氣不足而過低。從左側(cè)車身高度的測量值看，左側(cè)車身高度是過低的，所以對左側(cè)空氣彈簧電磁閥進(jìn)行了檢查分析。首先檢查電磁閥電阻，阻值正常；然后進(jìn)行了反復(fù)的通電試驗(yàn)，電磁閥開閉正常且無卡滯現(xiàn)象，通電時(shí)電磁閥進(jìn)出口氣流通暢，說明并無堵塞故障。

3.3.3電控系統(tǒng)的檢查與分析

3.3.3.1EHC對空氣彈簧電磁閥的控制信號的檢查

連接GT1診斷儀，讓空氣懸架工作，通過GT1診斷儀讀取左后和右后空氣彈簧電磁閥的開啟和關(guān)閉工作情況。通過讀取的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，空氣懸架每次工作時(shí)，左側(cè)開啟的時(shí)間總是比右側(cè)開啟的時(shí)間短些。電磁閥的開啟時(shí)間由EHC控制，開啟時(shí)間決定進(jìn)氣量，而進(jìn)氣量決定了車身高度的大小，通過分析說明EHC控制單元可能有故障。于是更換了一個(gè)新的EHC控制模塊，故障現(xiàn)象卻沒有消失。

3.3.3.2車身高度信號的檢查

由于電控懸架主要是根據(jù)車身高度傳感器反饋的信號對空氣彈簧電磁閥進(jìn)行控制，當(dāng)需要對車身高度進(jìn)行調(diào)整時(shí)，電控懸架EHC就會(huì)根據(jù)車身高度信號控制空氣彈簧電磁閥開閉時(shí)間，完成對空氣彈簧的充氣或放氣，使車身高度目標(biāo)值和實(shí)際值達(dá)到一致。于是，筆者猜測會(huì)不會(huì)是車身高度傳感器信號失準(zhǔn)了呢？為了驗(yàn)證猜測，對左右兩側(cè)車身高度傳感器的信號進(jìn)行了檢查和分析。

首先通過診斷儀讀取左右兩側(cè)車身高度傳感器的信號電壓，發(fā)現(xiàn)每次電控懸架調(diào)整結(jié)束后，左右兩側(cè)車身高度信號值完全一樣。正常情況下，只有車身高度相同，車身高度信號才會(huì)相同。但為何車身高度不同，車身高度信號卻相同呢？通過查閱相關(guān)維修資料得知，每一個(gè)車身高度信號值都與一個(gè)相應(yīng)的車身高度對應(yīng)，車身高度信號值必須與車身高度相匹配（表1），否則就是車身高度傳感器有故障或信號失準(zhǔn)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證筆者的推斷，查閱維修手冊找出該車型車身高度傳感器的正常信號范圍是0.5～4.5V，然后拆卸左右2個(gè)高度傳感器鉸接桿，上下改變高度傳感器的高度大小，同時(shí)將診斷儀退回至EHC自診斷菜單，選擇“診斷應(yīng)答”功能的“電壓值”測試項(xiàng)目。隨著高度的變化，對左右2個(gè)傳感器的信號做出對比，右后側(cè)高度傳感器信號變化范圍是0.5～4.5V，左后側(cè)高度傳感器高度信號僅在0.52～2.57V之間變化（表2）。

3.3.4故障分析

通過上述檢查結(jié)果及表1、表2，我們不難發(fā)現(xiàn)2個(gè)問題：①雖然左后側(cè)車身高度傳感器的信號在正常的范圍內(nèi)，但小于標(biāo)準(zhǔn)變化范圍的0.5～4.5V；②左后側(cè)靜態(tài)車身高度信號值與標(biāo)準(zhǔn)車身高度值不匹配。通過這2點(diǎn)就不難得出：右后側(cè)車身高度信號有故障，高度信號與車身高度不匹配，它總是向EHC控制單元提供一個(gè)比標(biāo)準(zhǔn)車身高度較小的高度信號，從而導(dǎo)致左側(cè)電磁閥開啟時(shí)間比標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間總是短些。

表1 高度信號與車身高度對應(yīng)表

表2 車身高度信號變化表

原來電控懸架控制異常是由接收信號失準(zhǔn)引起的，由于EHC控制單元無法檢測電磁閥進(jìn)、出氣口的工作狀態(tài)，只能從車身高度傳感器的反饋信號，來判斷車身高度的目標(biāo)值與實(shí)際值的偏差，所以電控懸架每次依此信號，對車身高度進(jìn)行控制并達(dá)到了目標(biāo)車身高度時(shí)，卻已經(jīng)低于實(shí)際要達(dá)到的車身高度了，這就是導(dǎo)致左后側(cè)車身高度總是過低的原因。

在正常情況下，EHC控制單元內(nèi)部的監(jiān)控軟件檢查到車身高度傳感器有故障，就會(huì)記錄故障代碼，但為何車身高度傳感器有故障而無故障代碼呢？

這個(gè)問題要從故障自診斷的工作原理來解釋。電控系統(tǒng)工作時(shí)，各傳感器和其他信號不斷地輸入EHC電控單元，EHC電控單元內(nèi)設(shè)置有信號監(jiān)測軟件，用來判別輸入的信號是否異常，每一種被監(jiān)測的傳感器都設(shè)定了正常的信號范圍。若某個(gè)傳感器的信號超過了正常范圍或信號丟失，信號監(jiān)測軟件就判定該傳感器有故障或線路有問題，同時(shí)控制單元驅(qū)動(dòng)儀表上相應(yīng)的故障指示燈點(diǎn)亮，并將故障內(nèi)容以故障代碼的形式儲(chǔ)存在隨機(jī)儲(chǔ)存器中。但是如果被監(jiān)測的傳感器只是信號失準(zhǔn)，并且提供的信號又在正常的監(jiān)控范圍內(nèi)，那么監(jiān)測軟件就無法判斷出它的故障，并以失準(zhǔn)的信號進(jìn)行控制，從而引起控制異常的故障。此時(shí)雖然左后車身高度信號明顯失準(zhǔn)，但它提供的信號畢竟還在EHC控制單元監(jiān)控的正常范圍內(nèi)，所以EHC控制單元就無法檢測出它的故障，并根據(jù)失準(zhǔn)的信號對空氣彈簧電磁閥進(jìn)行控制，從而引起了電控懸架控制異常的故障。

3.3.5故障排除

通過上面的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)左后側(cè)高度傳感器信號明顯失準(zhǔn)。分析高度傳感器的結(jié)構(gòu)原理。高度傳感器是霍爾式傳感器，主要由霍爾元件、永久磁鐵、信號齒、電子分析放大電路裝置組成。傳感器工作時(shí)產(chǎn)生霍爾信號，并經(jīng)過霍爾分析放大電路進(jìn)行整形和放大后，變成數(shù)字信號發(fā)送給EHC控制單元，EHC控制單元再將此數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為車身高度信號。如果車身高度傳感器內(nèi)部元件工作性能變差或失常，比如永久磁鐵磁性變?nèi)?，霍爾元件工作性能變差，電子分析放大電路工作異常等，都?huì)直接影響到EHC控制單元接收信號的準(zhǔn)確性，從而影響EHC控制單元對左右兩側(cè)車身高度的控制。由于該傳感器內(nèi)部不可拆解，內(nèi)部主要元件工作狀況好壞也難以鑒別，所以只好更換新的高度傳感器，故障現(xiàn)象消失。

4 總結(jié)

隨著汽車電控技術(shù)的發(fā)展，在汽車電控系統(tǒng)故障診斷中，越來越依賴于汽車診斷設(shè)備，尤其是高檔汽車，沒有專用的診斷設(shè)備可謂是寸步難行。然而通過自診斷系統(tǒng)原理可知，自診斷系統(tǒng)并不能夠監(jiān)控所有傳感器信號的失準(zhǔn)故障，所以在汽車電控系統(tǒng)故障診斷時(shí)，在運(yùn)用自診斷功能便利的同時(shí)，還要掌握科學(xué)的數(shù)據(jù)分析方法，這樣就可以彌補(bǔ)傳感器信號失準(zhǔn)難以監(jiān)控的盲區(qū)。這也為我們今后的汽車電控系統(tǒng)故障診斷帶來了一些啟發(fā)。

［1］舟楊.汽車維修技師：最新寶馬汽車維修實(shí)例［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2014.

［2］李巍.新款寶馬汽車結(jié)構(gòu)原理與維修［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2013.

［3］宋曉林.最新寶馬汽車電路圖與維修精要［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

（編輯 心翔）

福特汽車開發(fā)用于無壓力停車、避免碰撞、錯(cuò)道駕駛警告的新的ADAS

福特汽車公司正在擴(kuò)大其在具有新一代功能范圍的駕駛員輔助技術(shù)上的投資，旨在緩解停車麻煩，改進(jìn)碰撞避免，探測道路物體以及防止錯(cuò)路駕駛。在新開發(fā)中的具有自動(dòng)技術(shù)的交叉交通警告通過檢測在車輛后面經(jīng)過的人和物，對駕駛員提供一個(gè)警告，如果駕駛員沒有做出反應(yīng)，就自動(dòng)剎車，后部寬視場攝像頭在車載顯示器上提供一個(gè)車輛后方的替代廣角視圖，增強(qiáng)的主動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)將在按下按鈕后平行或垂直地停車。

在德國亞琛的福特歐洲研究和創(chuàng)新中心開發(fā)的其他功能包括幫助避免高速碰撞的繞車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和可以針對行駛中開錯(cuò)路的駕駛員提出警告的系統(tǒng)。

這些新技術(shù)——預(yù)計(jì)兩年內(nèi)可以在福特汽車上應(yīng)用——是公司在駕駛員輔助功能開發(fā)上將投資增加三倍的承諾的一部分。

回避轉(zhuǎn)向輔助是一種新技術(shù)，其可以幫助司機(jī)轉(zhuǎn)向避開停著的或以更慢速度行駛的車輛以幫助避免碰撞。其為在城市和高速公路車速下操作而設(shè)計(jì)，使用雷達(dá)和攝像頭來檢測較慢移動(dòng)的和固定不動(dòng)的前方車輛，并提供轉(zhuǎn)向支持以在如果一場碰撞即將發(fā)生時(shí)能使司機(jī)避開一輛車輛。如果沒有足夠的空間來讓司機(jī)決定采取規(guī)避動(dòng)作，該系統(tǒng)被激活，通過制動(dòng)來避免碰撞。

錯(cuò)路警告技術(shù)采用一個(gè)在擋風(fēng)玻璃上安裝的攝像頭和來自汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的信息，為在旅途中行駛走錯(cuò)方向的客戶提供視覺和聽覺警告。

增強(qiáng)的主動(dòng)停車輔助系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)向、擋位選擇，并且通過按一個(gè)按鈕來使車輛向前和向后運(yùn)動(dòng)以幫助司機(jī)停車，它可以使車輛自動(dòng)地進(jìn)入和退出一個(gè)平行的停車空間，以及轉(zhuǎn)向進(jìn)入一個(gè)垂直空間。

具有制動(dòng)的交叉交通警告系統(tǒng)使用雷達(dá)傳感器來監(jiān)視車輛后方的區(qū)域，如果司機(jī)正在倒車以及對初始警告沒有反應(yīng)，該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成自動(dòng)采取剎車。

后寬視場攝像頭從車載顯示屏上顯示車輛后方的一個(gè)開闊視野，提供類似于在其他市場該公司用于福特Edge、福特Galaxy、和福特S-MAX上的前方寬視場攝像頭功能，當(dāng)?shù)管嚂r(shí)，它提供一個(gè)可以使司機(jī)看到周圍角落以及障礙物和正向后方駛來的物體的附加視野。

福特正在開發(fā)的其他技術(shù)包括：

●采用一個(gè)紅外攝像頭以幫助檢測行人、騎自行車者和動(dòng)物的點(diǎn)照明技術(shù)，為司機(jī)突出這些行人的危險(xiǎn)。

●基于攝像頭的先進(jìn)的前照明系統(tǒng)在判斷交通信號燈后擴(kuò)展前照燈光束來在交叉路口和環(huán)形路口進(jìn)行照明。

●交通堵塞輔助系統(tǒng)幫助司機(jī)將車輛保持在車道中心，加上它的制動(dòng)和加速以保持與前方車輛的距離。

根據(jù)2016 SDB研究，福特是在美國比其他所有在線的制造商提供更多的具有自適應(yīng)巡航控制、前碰撞警告、具有陸上保持輔助的車道偏離警告、后交叉交通警告、駕駛員檢測、自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈輔助、盲點(diǎn)信息系統(tǒng)和先進(jìn)的停車輔助系統(tǒng)的品牌。

現(xiàn)在，福特的駕駛員輔助技術(shù)產(chǎn)品組合包括：

●當(dāng)雷達(dá)檢測到前方的交通流量時(shí)，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)根據(jù)流量工作。在交通擁堵消除后，車輛恢復(fù)其預(yù)約的速度。

●具有制動(dòng)支持的前碰撞警告系統(tǒng)采用雷達(dá)來探測與前方車輛的潛在的碰撞，對駕駛員進(jìn)行視覺和音頻警告提醒。

●駕駛員警報(bào)系統(tǒng)計(jì)算一個(gè)司機(jī)的警覺水平并根據(jù)要求將其顯示在儀表板上，如果警覺水平上不去，系統(tǒng)提供視覺和音頻警告。

●具有車道保持輔助的車道偏離警告系統(tǒng)通知駕駛員無意的車道偏離，并且應(yīng)用轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的力矩將車輛保持在車道上。

●具有交叉交通警告的盲點(diǎn)信息系統(tǒng)（BLIS）采用雷達(dá)探測周圍的車輛，當(dāng)檢測時(shí)，在側(cè)視鏡上的一個(gè)指示燈亮起。當(dāng)?shù)管嚂r(shí)，該系統(tǒng)警告來自側(cè)面的車輛。

●主動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)采用超聲波傳感器來測量車輛之間的距離以找到一個(gè)停車位，然后幫助汽車進(jìn)入空位。

●自動(dòng)遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)采用一個(gè)攝像頭來檢測車輛前方，然后自動(dòng)關(guān)閉遠(yuǎn)光燈光束。

●上坡啟動(dòng)輔助系統(tǒng)幫助駕駛員在車輛開始上坡時(shí)控制剎車，駕駛員將他或她的腳從制動(dòng)踏板移動(dòng)到加速踏板。

●彎道控制系統(tǒng)感應(yīng)到駕駛員轉(zhuǎn)彎太快并作出快速降低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的反應(yīng)，必要時(shí)采用四輪制動(dòng)。

（信息來源：20156.11.4 Green Car Congress）

戴朝典編譯

Troubleshooting of Electronic Suspension Default on BMW X5

ZHANG Chun-zhao
（Automobile Engineering and Technical Service Department，Guangdong Machinery Technician College，Guangzhou 510450，China）

This article introduces structure and control principals of BMW X5 electric suspension，and then uses real example to explain the troubleshooting process of default code issue when the suspension is unbalanced.

BMW X5；electric suspension；EHC；solenoid valve

U463.6

：B

1003－8639（2016）12－0027－04

2016-04-15；

2016-05-19

張春召（1983-），汽車維修電工，高級技師，主要研究方向?yàn)槠嚈z測與維修技術(shù)。