电控四驱的原理

【专家解说】：哈弗四驱电控分动箱控制原理 电控分动箱电器控制部分 一、电控分动器换档原理 车辆行驶过程中（要求车速低于30Km/h），驾驶员可在2H 与4H 之间随意切换，无须停下车辆 和踩下离合器。当电控分动器控制单元(TCU)接到4H 档位指令（由旋钮开关控制）后，ECU 会控制分动器内部电磁离合器，使啮合套与离合器线圈壳体同步，再由换档马达驱动拨叉使锁止套、齿合套和离合器线圈壳体三者啮合，从而将主动链轮与后输出轴连接，通过链条将动力传递给被动链轮，从而带动前输出轴转动，输出扭矩，实现2H 与4H 档位之间转换。 4H 与4L 之间转换时，驾驶员必须将车停稳，踩下离合器，TCU 根据车速信号和离合器踏板开 关的信号，控制换档马达转动，通过减速换档叉驱动减速齿毂，实现4H 与4L 之间的切换。分动器通过单排行星齿轮机构实现4L 档，当减速齿毂将输入轴和后输出轴连接时，则形成4H（2H）档； 当减速换档叉驱动减速齿毂使后输出轴和行星架连接时，则形成4L 档。在4H 与4L 之间的换档过 程中应保持停车及离合器踩下状态至少5S，以便换档马达完成操作。 二、电控系统原理基本概念 2H：两驱高，后轮驱动，传动比1:1。 4H：四驱高，四轮驱动，传动比1:1。 4L：四驱低，四轮驱动，传动比2.48:1。 两四驱转换开关：选择相应档位，取代了两四驱换档杆。 离合器开关：配备手动变速器的车辆，用来指示离合器踏板状态，离合踏板踩下时接通。公共回路：公共回路是一个由TCU 控制的搭铁回路，它不同于普通的搭铁，只用于位置编码传感器和速度传感器。 备用模式档位：当位置编码器出现故障时，导致TCU 不能确定换档马达的准确位置，TCU 会命令 换档马达顺时针转动到2H 档位。 顺时针：换档马达顺时针转动时，档位切换顺序为4L-4H-2H。 逆时针：换档马达逆时针转动时，档位切换顺序为2H-4H-4L。 电磁离合器：受TCU 控制，在由2H 切换到4H 时起作用。 位置编码：一组反馈给TCU 的四位编码，用来指示换档马达的所处角度。 档位限制车速：车辆由高速四驱向低速四驱转换时所允许的最高车速。 换档马达：换档执行元件，由直流电动机和减速机构组成。 车速传感器：向TCU 提供车速信号。 三、电器元件工作原理 1、换档马达： 当H-L 端为蓄电池电压，L-H 端搭铁时，换档马达逆时针转动，分动器换档方向为2H-4H-4L； 当H-L 端搭铁，L-H 端为蓄电池电压时，换档马达顺时针转动，分动器换档方向为4L-4H-2H。 最大电流为20A，最长持续时间为5S,TCU 具有过流保护功能。 换档马达转动顺序只有2H-4H-4L 和4L-4H-2H 两种状态，没有直接从2H 直接切换到4L 的 动作。如果直接将两四驱开关从2H 切换到4L 档，TCU 首先切换到4H 档，然后再切换到4L 档。 在换档马达转动期间，TCU 不断的收到位置编码信号，如收到无效编码，或信号不变化， 或收不到该信号，TCU 将进入备用模式。如收到相应的位置编码，换档马达将进入制动状态。 2、离合器开关： 4H 与 4L 之间切换时，必须踩下离合器踏板，TCU 接收到该信号时并参考车速信号进行档位切 换。离合器踏板踩下时，开关接通，电压<0.9V；离合器踏板松开时，开关断开，电压>4V。 3、两四驱转换开关：档位开关有3 个位置，驾驶员通过此开关来选择相应的档位。点火开旋转到 点火档后，TCU 如检测到转换开关所处档位与位置编码器不符，TCU 会控制执行器使分动器处于 转换开关所选档位。 在换档过程中，如驾驶员再次转动转换开关，TCU 会忽略次命令，直至完 全结束本次换档过程。 开关位置与档位对应表： 信号状态 开关状态 2/4 H/L 2H Ground Open 4H Open Open 4L Open Ground 无效 Ground Ground 备注：Ground<0.9V，Open>9V。 4、车速传感器：向TCU 提供车速信号，4H 与4L 切换时TCU 参考该信号。 形式：磁脉冲信号，输出轴旋转一圈产生4 个脉冲信号。 5、指示灯：用来指示档位状态，4H 指示灯在4L 向4H 切换时闪烁，切换完毕后常亮；4L 指示灯在 4H 向4L 切换时闪烁，切换完毕后常亮。闪烁时周期0.6S，占空比为50%。当4H 和4L 指示灯 不停闪烁时，说明系统存在故障，可用专用诊断设备调出故障码，也可用手工模式调出故障码。 6、电磁离合器：安装在分动器后盖后端，在2H 切换到4H 时起作用。工作电压为蓄电池电压，最 大电流9A，TCU 具有过载保护作用． 7、搭铁：TCU 12,25 号端子，赛弗车型搭铁点分别在仪表台线束一号和三号保险盒附近，换档时 最大电流21A，不换档时耗电量为1.5A。 8、电源：TCU 13，26 号端子为电源线（压缩机下方20A 保险丝），具有反接保护功能，最大电流 为20A，关闭点火开关后最大电流为2mA。23 号来自点火开关（雨刷15A 保险丝），为TCU 复位 四驱指示灯12V 信号，最大电流<109цA。 9、位置编码器：用来连续反馈换档马达的所处的旋转角度，由4 位编码组成，共有12 组。TCU 接受到位置编码器后，如发现编码不在所规定的范围内，则认为该编码是无效的。 电路状态： 端子状态 端子电压 特征 Ground <0.9V 低电压 Open >4.0V 高电压 编码表： 位置1 位置2 位置3 位置4 马达位置 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 当系统启动后，TCU 将检查位置编码和档位开关的所在位置，并采取下列动作： .. 档位开关在2H 档位： 档位开关 马达位置 动作 2H Left Stop 2 high 无动作，4H 和4L 指示灯熄灭。 2H Zone1,2,3 转换到2H。 2H 4H 转换到2H, 4L 指示灯熄灭。 2H Zone4,5,6 4H 指示灯闪烁，切换到4H 档后，4H 指示灯常 亮，然后再切换到2H，4H 指示灯熄灭。 2H 4 Low Right Stop 4L 指示灯常亮，4H 指示灯闪烁，切换到4H 后， 4H 指示灯常亮，4L 指示灯熄灭。接着再切换 9 到2H 档，4H 指示灯熄灭。 .. 档位开关在4H 档位： 档位开关 马达位置 动作 4H Left Stop 2 high 切换到4H 档，4H 指示灯常亮。 4H Zone1,2,3 同上。 4H 4H 4H 指示灯常亮。 4H Zone4,5,6 4H 指示灯闪烁，切换到4H 档后，4H 指示灯常 亮。 4H 4 Low Right Stop 4L 指示灯常亮，4H 指示灯闪烁，切换到4H 后， 4H 指示灯常亮，4L 指示灯熄灭。 .. 档位开关在4L 档位： 档位开关 马达位置 动作 4L Left Stop 2 high 切换到4H 档，4H 指示灯常亮，4L 指示灯闪烁， 然后切换到4L 档，4L 指示灯常亮，4H 指示灯 熄灭。 4L Zone1,2,3 同上。 4L 4H 4H 指示灯常亮，4L 指示灯闪烁，切换到4L 档 后，4L 指示灯常亮，4H 指示灯熄灭。 4L Zone4,5,6 4H 指示灯闪烁，切换到4L 档后，4H 指示灯常 亮。 4L 4 Low Right Stop 无动作，4L 指示灯常亮。 在换档马达处于Off State 状态时，TCU 对位置编码进行检查，如发现短路，TCU 会设置一 个故障码，此时TCU 不再执行换档开关发出的命令。如果故障排除时间多余2S，TCU 会恢复正常 功能，并记录一个历故障。在换档过程中，TCU 不断对位置编码进行检测，如编码超出范围，TCU 会记录故障，并不在参考位置编码。如果在换档马达动作之前出现无效的位置编码，换档将被取 消，并设置故障码，分动器档位处于当前位置。如果在换档过程中发现无效编码，马达会停止转 动，进入备用模式。在档位切换过程中，当TCU 受到对应编码后（档位切换完毕），会命令马达 10 停止转动。 10、公共回路：给位置编码器和车速传感器提供参考搭铁，此回路由TCU 内部芯片控制。 四、TCU 工作原理： 换档条件： 1、所有档位： 1) 蓄电池电压在9-16V 之间； 2) 换档马达没有故障； 3) 没有当前位置编码器故障； 4) 没有车速传感器故障。 2、2H 与4H 之间的切换： 由2H 切换倒4H 档时不受车速及离合器状态的限制。 3、4H 与4L 之间的切换： 1) 踩下离合器踏板，车辆停稳； 2) 车速传感器故障会导致无法切换到或退出4L 档。 备用模式： 1) 在2H 切换到4H 的过程中，如果在1.5S 未收到位置编码变化信息，或者在4H 切换到4L 的过程中，如果在3S 未收到位置编码变化信息，TCU 认为换档超时，将停止对马达的动力 输出。 2) 在终止命令之前，如果没有位置编码器故障，TCU 会尝试6 次换档，每次之间有5S 的间隔。 公共回路电路图 11 3) 如果换档马达旋转过度，TCU 会命令其反方向旋转，直到收到相应的位置编码。TCU 会尝 试6 次，每次之间3S 的间隔。 4) 如果在换档过程中TCU 检查到位置编码器故障，TCU 会控制马达旋转到2H 档。TCU 会尝试 6 次,每次之间有1.5S 的间隔。 读取与清除故障码： 当4H 和4L 指示灯都亮时，说明系统存在故障。可用专用诊断设备（符合ISO 9141 标准）读 取TCU 所存储的故障码，故障码由三位二进制编码组成。 故障原因 故障码 TCU 硬件故障 001 换档马达 010 电磁离合器 011 车速传感器 100 两四驱转换开关 110 位置编码器 111 故障码的读取：如图所示，连接好试灯，打开点火开关，如TCU 存有故障码，开始闪烁故障码。 1) 试灯亮0.6S，TCU 检查试灯； 2) 熄灭3.0S； 3) 闪烁故障码，同一故障码闪烁三次； 4) 依次闪烁其它故障码。 以换档马达故障（010）为例， 读取闪码示意图 12 “0”闪烁0.5S,“1”闪烁1S,同一故障码闪3 次，间隔为3.0S。 故障码的清除：关闭点火开关，将TCU 诊断端子接地，点火开关旋转到“ON”位置多于5S，故 障码将被清除（在此期间TCU 诊断端子必须保持接地状态）。