電控四驅(qū)的原理

【專家解說】：哈弗四驅(qū)電控分動箱控制原理 電控分動箱電器控制部分 一、電控分動器換檔原理 車輛行駛過程中（要求車速低于30Km/h），駕駛員可在2H 與4H 之間隨意切換，無須停下車輛 和踩下離合器。當(dāng)電控分動器控制單元(TCU)接到4H 檔位指令（由旋鈕開關(guān)控制）后，ECU 會控制分動器內(nèi)部電磁離合器，使嚙合套與離合器線圈殼體同步，再由換檔馬達(dá)驅(qū)動撥叉使鎖止套、齒合套和離合器線圈殼體三者嚙合，從而將主動鏈輪與后輸出軸連接，通過鏈條將動力傳遞給被動鏈輪，從而帶動前輸出軸轉(zhuǎn)動，輸出扭矩，實現(xiàn)2H 與4H 檔位之間轉(zhuǎn)換。 4H 與4L 之間轉(zhuǎn)換時，駕駛員必須將車停穩(wěn)，踩下離合器，TCU 根據(jù)車速信號和離合器踏板開 關(guān)的信號，控制換檔馬達(dá)轉(zhuǎn)動，通過減速換檔叉驅(qū)動減速齒轂，實現(xiàn)4H 與4L 之間的切換。分動器通過單排行星齒輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)4L 檔，當(dāng)減速齒轂將輸入軸和后輸出軸連接時，則形成4H（2H）檔； 當(dāng)減速換檔叉驅(qū)動減速齒轂使后輸出軸和行星架連接時，則形成4L 檔。在4H 與4L 之間的換檔過 程中應(yīng)保持停車及離合器踩下狀態(tài)至少5S，以便換檔馬達(dá)完成操作。 二、電控系統(tǒng)原理基本概念 2H：兩驅(qū)高，后輪驅(qū)動，傳動比1:1。 4H：四驅(qū)高，四輪驅(qū)動，傳動比1:1。 4L：四驅(qū)低，四輪驅(qū)動，傳動比2.48:1。 兩四驅(qū)轉(zhuǎn)換開關(guān)：選擇相應(yīng)檔位，取代了兩四驅(qū)換檔桿。 離合器開關(guān)：配備手動變速器的車輛，用來指示離合器踏板狀態(tài)，離合踏板踩下時接通。公共回路：公共回路是一個由TCU 控制的搭鐵回路，它不同于普通的搭鐵，只用于位置編碼傳感器和速度傳感器。 備用模式檔位：當(dāng)位置編碼器出現(xiàn)故障時，導(dǎo)致TCU 不能確定換檔馬達(dá)的準(zhǔn)確位置，TCU 會命令 換檔馬達(dá)順時針轉(zhuǎn)動到2H 檔位。 順時針：換檔馬達(dá)順時針轉(zhuǎn)動時，檔位切換順序為4L-4H-2H。 逆時針：換檔馬達(dá)逆時針轉(zhuǎn)動時，檔位切換順序為2H-4H-4L。 電磁離合器：受TCU 控制，在由2H 切換到4H 時起作用。 位置編碼：一組反饋給TCU 的四位編碼，用來指示換檔馬達(dá)的所處角度。 檔位限制車速：車輛由高速四驅(qū)向低速四驅(qū)轉(zhuǎn)換時所允許的最高車速。 換檔馬達(dá)：換檔執(zhí)行元件，由直流電動機(jī)和減速機(jī)構(gòu)組成。 車速傳感器：向TCU 提供車速信號。 三、電器元件工作原理 1、換檔馬達(dá)： 當(dāng)H-L 端為蓄電池電壓，L-H 端搭鐵時，換檔馬達(dá)逆時針轉(zhuǎn)動，分動器換檔方向為2H-4H-4L； 當(dāng)H-L 端搭鐵，L-H 端為蓄電池電壓時，換檔馬達(dá)順時針轉(zhuǎn)動，分動器換檔方向為4L-4H-2H。 最大電流為20A，最長持續(xù)時間為5S,TCU 具有過流保護(hù)功能。 換檔馬達(dá)轉(zhuǎn)動順序只有2H-4H-4L 和4L-4H-2H 兩種狀態(tài)，沒有直接從2H 直接切換到4L 的 動作。如果直接將兩四驅(qū)開關(guān)從2H 切換到4L 檔，TCU 首先切換到4H 檔，然后再切換到4L 檔。 在換檔馬達(dá)轉(zhuǎn)動期間，TCU 不斷的收到位置編碼信號，如收到無效編碼，或信號不變化， 或收不到該信號，TCU 將進(jìn)入備用模式。如收到相應(yīng)的位置編碼，換檔馬達(dá)將進(jìn)入制動狀態(tài)。 2、離合器開關(guān)： 4H 與 4L 之間切換時，必須踩下離合器踏板，TCU 接收到該信號時并參考車速信號進(jìn)行檔位切 換。離合器踏板踩下時，開關(guān)接通，電壓<0.9V；離合器踏板松開時，開關(guān)斷開，電壓>4V。 3、兩四驅(qū)轉(zhuǎn)換開關(guān)：檔位開關(guān)有3 個位置，駕駛員通過此開關(guān)來選擇相應(yīng)的檔位。點火開旋轉(zhuǎn)到 點火檔后，TCU 如檢測到轉(zhuǎn)換開關(guān)所處檔位與位置編碼器不符，TCU 會控制執(zhí)行器使分動器處于 轉(zhuǎn)換開關(guān)所選檔位。 在換檔過程中，如駕駛員再次轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換開關(guān)，TCU 會忽略次命令，直至完 全結(jié)束本次換檔過程。 開關(guān)位置與檔位對應(yīng)表： 信號狀態(tài) 開關(guān)狀態(tài) 2/4 H/L 2H Ground Open 4H Open Open 4L Open Ground 無效 Ground Ground 備注：Ground<0.9V，Open>9V。 4、車速傳感器：向TCU 提供車速信號，4H 與4L 切換時TCU 參考該信號。 形式：磁脈沖信號，輸出軸旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生4 個脈沖信號。 5、指示燈：用來指示檔位狀態(tài)，4H 指示燈在4L 向4H 切換時閃爍，切換完畢后常亮；4L 指示燈在 4H 向4L 切換時閃爍，切換完畢后常亮。閃爍時周期0.6S，占空比為50%。當(dāng)4H 和4L 指示燈 不停閃爍時，說明系統(tǒng)存在故障，可用專用診斷設(shè)備調(diào)出故障碼，也可用手工模式調(diào)出故障碼。 6、電磁離合器：安裝在分動器后蓋后端，在2H 切換到4H 時起作用。工作電壓為蓄電池電壓，最 大電流9A，TCU 具有過載保護(hù)作用． 7、搭鐵：TCU 12,25 號端子，賽弗車型搭鐵點分別在儀表臺線束一號和三號保險盒附近，換檔時 最大電流21A，不換檔時耗電量為1.5A。 8、電源：TCU 13，26 號端子為電源線（壓縮機(jī)下方20A 保險絲），具有反接保護(hù)功能，最大電流 為20A，關(guān)閉點火開關(guān)后最大電流為2mA。23 號來自點火開關(guān)（雨刷15A 保險絲），為TCU 復(fù)位 四驅(qū)指示燈12V 信號，最大電流<109цA。 9、位置編碼器：用來連續(xù)反饋換檔馬達(dá)的所處的旋轉(zhuǎn)角度，由4 位編碼組成，共有12 組。TCU 接受到位置編碼器后，如發(fā)現(xiàn)編碼不在所規(guī)定的范圍內(nèi)，則認(rèn)為該編碼是無效的。 電路狀態(tài)： 端子狀態(tài) 端子電壓 特征 Ground <0.9V 低電壓 Open >4.0V 高電壓 編碼表： 位置1 位置2 位置3 位置4 馬達(dá)位置 0 0 0 0 Left Stop 1 0 1 0 2 High 0 0 1 0 Zone 1 0 1 1 0 Zone 2 0 0 1 0 Zone 3 0 0 1 1 4 High 0 0 0 1 Zone 4 1 0 0 1 Zone 5 1 0 0 0 Zone 6 1 1 0 0 4 Low 0 0 0 0 Right Stop 1 1 1 1 Off State 當(dāng)系統(tǒng)啟動后，TCU 將檢查位置編碼和檔位開關(guān)的所在位置，并采取下列動作： .. 檔位開關(guān)在2H 檔位： 檔位開關(guān) 馬達(dá)位置 動作 2H Left Stop 2 high 無動作，4H 和4L 指示燈熄滅。 2H Zone1,2,3 轉(zhuǎn)換到2H。 2H 4H 轉(zhuǎn)換到2H, 4L 指示燈熄滅。 2H Zone4,5,6 4H 指示燈閃爍，切換到4H 檔后，4H 指示燈常 亮，然后再切換到2H，4H 指示燈熄滅。 2H 4 Low Right Stop 4L 指示燈常亮，4H 指示燈閃爍，切換到4H 后， 4H 指示燈常亮，4L 指示燈熄滅。接著再切換 9 到2H 檔，4H 指示燈熄滅。 .. 檔位開關(guān)在4H 檔位： 檔位開關(guān) 馬達(dá)位置 動作 4H Left Stop 2 high 切換到4H 檔，4H 指示燈常亮。 4H Zone1,2,3 同上。 4H 4H 4H 指示燈常亮。 4H Zone4,5,6 4H 指示燈閃爍，切換到4H 檔后，4H 指示燈常 亮。 4H 4 Low Right Stop 4L 指示燈常亮，4H 指示燈閃爍，切換到4H 后， 4H 指示燈常亮，4L 指示燈熄滅。 .. 檔位開關(guān)在4L 檔位： 檔位開關(guān) 馬達(dá)位置 動作 4L Left Stop 2 high 切換到4H 檔，4H 指示燈常亮，4L 指示燈閃爍， 然后切換到4L 檔，4L 指示燈常亮，4H 指示燈 熄滅。 4L Zone1,2,3 同上。 4L 4H 4H 指示燈常亮，4L 指示燈閃爍，切換到4L 檔 后，4L 指示燈常亮，4H 指示燈熄滅。 4L Zone4,5,6 4H 指示燈閃爍，切換到4L 檔后，4H 指示燈常 亮。 4L 4 Low Right Stop 無動作，4L 指示燈常亮。 在換檔馬達(dá)處于Off State 狀態(tài)時，TCU 對位置編碼進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)短路，TCU 會設(shè)置一 個故障碼，此時TCU 不再執(zhí)行換檔開關(guān)發(fā)出的命令。如果故障排除時間多余2S，TCU 會恢復(fù)正常 功能，并記錄一個歷故障。在換檔過程中，TCU 不斷對位置編碼進(jìn)行檢測，如編碼超出范圍，TCU 會記錄故障，并不在參考位置編碼。如果在換檔馬達(dá)動作之前出現(xiàn)無效的位置編碼，換檔將被取 消，并設(shè)置故障碼，分動器檔位處于當(dāng)前位置。如果在換檔過程中發(fā)現(xiàn)無效編碼，馬達(dá)會停止轉(zhuǎn) 動，進(jìn)入備用模式。在檔位切換過程中，當(dāng)TCU 受到對應(yīng)編碼后（檔位切換完畢），會命令馬達(dá) 10 停止轉(zhuǎn)動。 10、公共回路：給位置編碼器和車速傳感器提供參考搭鐵，此回路由TCU 內(nèi)部芯片控制。 四、TCU 工作原理： 換檔條件： 1、所有檔位： 1) 蓄電池電壓在9-16V 之間； 2) 換檔馬達(dá)沒有故障； 3) 沒有當(dāng)前位置編碼器故障； 4) 沒有車速傳感器故障。 2、2H 與4H 之間的切換： 由2H 切換倒4H 檔時不受車速及離合器狀態(tài)的限制。 3、4H 與4L 之間的切換： 1) 踩下離合器踏板，車輛停穩(wěn)； 2) 車速傳感器故障會導(dǎo)致無法切換到或退出4L 檔。 備用模式： 1) 在2H 切換到4H 的過程中，如果在1.5S 未收到位置編碼變化信息，或者在4H 切換到4L 的過程中，如果在3S 未收到位置編碼變化信息，TCU 認(rèn)為換檔超時，將停止對馬達(dá)的動力 輸出。 2) 在終止命令之前，如果沒有位置編碼器故障，TCU 會嘗試6 次換檔，每次之間有5S 的間隔。 公共回路電路圖 11 3) 如果換檔馬達(dá)旋轉(zhuǎn)過度，TCU 會命令其反方向旋轉(zhuǎn)，直到收到相應(yīng)的位置編碼。TCU 會嘗 試6 次，每次之間3S 的間隔。 4) 如果在換檔過程中TCU 檢查到位置編碼器故障，TCU 會控制馬達(dá)旋轉(zhuǎn)到2H 檔。TCU 會嘗試 6 次,每次之間有1.5S 的間隔。 讀取與清除故障碼： 當(dāng)4H 和4L 指示燈都亮?xí)r，說明系統(tǒng)存在故障。可用專用診斷設(shè)備（符合ISO 9141 標(biāo)準(zhǔn)）讀 取TCU 所存儲的故障碼，故障碼由三位二進(jìn)制編碼組成。 故障原因 故障碼 TCU 硬件故障 001 換檔馬達(dá) 010 電磁離合器 011 車速傳感器 100 兩四驅(qū)轉(zhuǎn)換開關(guān) 110 位置編碼器 111 故障碼的讀?。喝鐖D所示，連接好試燈，打開點火開關(guān)，如TCU 存有故障碼，開始閃爍故障碼。 1) 試燈亮0.6S，TCU 檢查試燈； 2) 熄滅3.0S； 3) 閃爍故障碼，同一故障碼閃爍三次； 4) 依次閃爍其它故障碼。 以換檔馬達(dá)故障（010）為例， 讀取閃碼示意圖 12 “0”閃爍0.5S,“1”閃爍1S,同一故障碼閃3 次，間隔為3.0S。 故障碼的清除：關(guān)閉點火開關(guān)，將TCU 診斷端子接地，點火開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“ON”位置多于5S，故 障碼將被清除（在此期間TCU 診斷端子必須保持接地狀態(tài)）。