动车组电动座椅电控系统故障分析及解决方案

董涛涛 吕晓琳 周鑫弘

中车长春轨道客车股份有限公司

一、结构原理介绍

电动座椅动作的原理为：外部给座椅运动控制器提供额定DC110V电源，电源可以在70～137.5V范围内波动，控制面板向运动控制器（简称MCU）输入运动指令，MCU控制电机组件完成相应姿态调整（如图1-1所示）。MCU由预设软件控制，控制电机运动。

图1-1 电动座椅电控系统框图

MCU具有110V电源输入电压范围检测功能，当电压超过70～137.5V范围后，MCU进入保护，电控系统不动作。MCU内部具有电流过流检测功能，对电流输入及电动座椅电控内部电流进行检测，系统在运行过程中出现过流现象后系统进入故障保护模式。

二、原因分析

（一）故障树分析

根据电动座椅系统框图和电控系统电流检测原理，对PCU控制面板操作系统不动作建立如下故障树：

图2-1 PCU控制面板不动作故障树

根据故障树分析，PCU控制面板操作系统不动作可能由软件故障引起，也可能是由硬件故障引起，也可能是由于未正常进入工作状态引起。根据现场维修情况，分为断电重启后系统恢复正常工作和断电重启后不能恢复正常工作两种情况。

（二）故障定位

1.断电重启不能恢复工作

断电重启不能恢复工作定位于处理器故障，导致处理器故障的原因主要有电压、电流及强冲击。MCU控制盒选用的处理器为ARM处理器，工作电压为3.3V，最高工作电压不超过4V，当芯片工作电压超过4V会导致处理器损坏。

目前在控制盒中采用了浪涌电压冲击保护措施，对浪涌有一定的抑制作用，并按照GB/T24338.4的规定在CNAS认证试验室进行了1.8KV波动性5/50us源阻抗100Ω的试验。从目前故障件的故障现象来看，大部分故障发生在列车从出库到上客之前，座椅并没有人为调整，只是经受了上电高压冲击，和浪涌造成的故障现象相吻合，初步判断是由于浪涌造成的故障。

为了验证浪涌对电控系统的影响，在电源厂家的浪涌实验室对电控系统进行了浪涌测试。通过对两套产品进行浪涌试验，结果均出现控制面板无动作现象。该故障现象和内部硬件故障原因与车上回收的故障控制盒的硬件故障原因基本一致。

2.断电重启能恢复工作

断电重启能恢复工作未排除原因包括：电机过流引起的保护、系统未正常进入工作状态。具体分析如下：

（1）电机过流引起的保护

当电机过流后，MCU过流保护功能触发后，电机将停止动作。此时，再次操作控制面板，若过载或异物未清除，电机运动仍会过流，再次触发MCU过流保护功能，电机停止动作；若过载或异物已清除，则电机将会正常动作。若在过载或异物未清除的情况下重复操作控制面板三次，MCU连续触发三次过流保护功能后，MCU内软件设置将会彻底锁死电机，此时操作控制面板，座椅无反应。若要恢复座椅功能，需将过载或异物消除，确认无异常后，将座椅断电，然后重新上电，座椅功能即恢复正常。

（2）未正常进入工作状态

系统在强干扰条件下，使系统处于一种硬件死机状态，导致硬件未能正常工作。

三、整改措施

对于断电重启不能恢复工作可采取的措施有：

在控制盒的110V输入端，增加浪涌保护器。同时检查控制盒的接地线，保证与座椅的PE完好相接，使控制器外壳与大地处于等电位状态。

对于断电重启恢复工作可采取的措施有：

对于电机过流，更改设置，取消三次过流限制，过流后其他电机可以正常工作。

对于未正常进入工作状态，根据断电重启不能恢复工作采取的措施验证结果，确定两者的相关性。