動車組電動座椅電控系統(tǒng)故障分析及解決方案

董濤濤 呂曉琳 周鑫弘

中車長春軌道客車股份有限公司

一、結(jié)構(gòu)原理介紹

電動座椅動作的原理為：外部給座椅運動控制器提供額定DC110V電源，電源可以在70～137.5V范圍內(nèi)波動，控制面板向運動控制器（簡稱MCU）輸入運動指令，MCU控制電機(jī)組件完成相應(yīng)姿態(tài)調(diào)整（如圖1-1所示）。MCU由預(yù)設(shè)軟件控制，控制電機(jī)運動。

圖1-1 電動座椅電控系統(tǒng)框圖

MCU具有110V電源輸入電壓范圍檢測功能，當(dāng)電壓超過70～137.5V范圍后，MCU進(jìn)入保護(hù)，電控系統(tǒng)不動作。MCU內(nèi)部具有電流過流檢測功能，對電流輸入及電動座椅電控內(nèi)部電流進(jìn)行檢測，系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)過流現(xiàn)象后系統(tǒng)進(jìn)入故障保護(hù)模式。

二、原因分析

（一）故障樹分析

根據(jù)電動座椅系統(tǒng)框圖和電控系統(tǒng)電流檢測原理，對PCU控制面板操作系統(tǒng)不動作建立如下故障樹：

圖2-1 PCU控制面板不動作故障樹

根據(jù)故障樹分析，PCU控制面板操作系統(tǒng)不動作可能由軟件故障引起，也可能是由硬件故障引起，也可能是由于未正常進(jìn)入工作狀態(tài)引起。根據(jù)現(xiàn)場維修情況，分為斷電重啟后系統(tǒng)恢復(fù)正常工作和斷電重啟后不能恢復(fù)正常工作兩種情況。

（二）故障定位

1.斷電重啟不能恢復(fù)工作

斷電重啟不能恢復(fù)工作定位于處理器故障，導(dǎo)致處理器故障的原因主要有電壓、電流及強(qiáng)沖擊。MCU控制盒選用的處理器為ARM處理器，工作電壓為3.3V，最高工作電壓不超過4V，當(dāng)芯片工作電壓超過4V會導(dǎo)致處理器損壞。

目前在控制盒中采用了浪涌電壓沖擊保護(hù)措施，對浪涌有一定的抑制作用，并按照GB/T24338.4的規(guī)定在CNAS認(rèn)證試驗室進(jìn)行了1.8KV波動性5/50us源阻抗100Ω的試驗。從目前故障件的故障現(xiàn)象來看，大部分故障發(fā)生在列車從出庫到上客之前，座椅并沒有人為調(diào)整，只是經(jīng)受了上電高壓沖擊，和浪涌造成的故障現(xiàn)象相吻合，初步判斷是由于浪涌造成的故障。

為了驗證浪涌對電控系統(tǒng)的影響，在電源廠家的浪涌實驗室對電控系統(tǒng)進(jìn)行了浪涌測試。通過對兩套產(chǎn)品進(jìn)行浪涌試驗，結(jié)果均出現(xiàn)控制面板無動作現(xiàn)象。該故障現(xiàn)象和內(nèi)部硬件故障原因與車上回收的故障控制盒的硬件故障原因基本一致。

2.斷電重啟能恢復(fù)工作

斷電重啟能恢復(fù)工作未排除原因包括：電機(jī)過流引起的保護(hù)、系統(tǒng)未正常進(jìn)入工作狀態(tài)。具體分析如下：

（1）電機(jī)過流引起的保護(hù)

當(dāng)電機(jī)過流后，MCU過流保護(hù)功能觸發(fā)后，電機(jī)將停止動作。此時，再次操作控制面板，若過載或異物未清除，電機(jī)運動仍會過流，再次觸發(fā)MCU過流保護(hù)功能，電機(jī)停止動作；若過載或異物已清除，則電機(jī)將會正常動作。若在過載或異物未清除的情況下重復(fù)操作控制面板三次，MCU連續(xù)觸發(fā)三次過流保護(hù)功能后，MCU內(nèi)軟件設(shè)置將會徹底鎖死電機(jī)，此時操作控制面板，座椅無反應(yīng)。若要恢復(fù)座椅功能，需將過載或異物消除，確認(rèn)無異常后，將座椅斷電，然后重新上電，座椅功能即恢復(fù)正常。

（2）未正常進(jìn)入工作狀態(tài)

系統(tǒng)在強(qiáng)干擾條件下，使系統(tǒng)處于一種硬件死機(jī)狀態(tài)，導(dǎo)致硬件未能正常工作。

三、整改措施

對于斷電重啟不能恢復(fù)工作可采取的措施有：

在控制盒的110V輸入端，增加浪涌保護(hù)器。同時檢查控制盒的接地線，保證與座椅的PE完好相接，使控制器外殼與大地處于等電位狀態(tài)。

對于斷電重啟恢復(fù)工作可采取的措施有：

對于電機(jī)過流，更改設(shè)置，取消三次過流限制，過流后其他電機(jī)可以正常工作。

對于未正常進(jìn)入工作狀態(tài)，根據(jù)斷電重啟不能恢復(fù)工作采取的措施驗證結(jié)果，確定兩者的相關(guān)性。