标签: 占空比

故障现象　 一辆 2022款大众捷达VS5汽车，搭载EA211发动机和手自一体变速器，累计行驶里程约为4.5万km。该车行驶中挡位偶尔会锁在D3挡，车速最高约50 km/h，且组合仪表上的发动机故障灯和EPC灯异常点亮。 故障诊断　 用故障检测仪检测，发动机控制单元中存储有故障代码 “U102600 自动变速器控制单元（J217）请求读取故障代码”，J217中存储有故障代码“P077800 压力调节阀2（N216）-电路中存在电气故障”；读取J217数据流，发现N216的规定电流偶尔与实际电流不一致（图1、图2），而其他压力调节阀的规定电流与实际电流均能同步。 图 1　N216规定电流与实际电流不同步 图 2　N216规定电流与实际电流同步 根据图 3脱开自动变速器总成导线连接器T8l，测量N216的电阻，约为5.6Ω；对比测量其他压力调节阀的电阻，也均约为5.6 Ω ，由此暂时排除 N216存在故障的可能。 图 3　自动变速器总成控制电路 测量 N216与J217之间导线，也未见异常。用虹科Pico汽车示波器分别测量P挡时N216与压力调节阀4（N218）的控制信号及电流波形（图4、图5） 。 图 4　P挡时N216的控制信号和电流波形 图 5　P挡时N218的控制信号和电流波形 对比可知， N218的控制信号为方方正正的 PWM 信号 ， 正 占空比约为 10%，最大电流约为249 mA，而N216的控制信号有斜度 ， 正 占空比约为 17%，最低电压约为-3 V，最大电流约为162 mA，明显异常。经反复检查，确认示波器测试线连接正常，且晃动自动变速器总成线束，N216的控制信号波形无变化。诊断至此，推断J217损坏。 更换 J217后试车，发现N216的控制信号波形仍然有斜度，反复试车，故障还会出现。经过反复测试，发现N216的控制信号偶尔也能变成方方正正的 PWM 信号，且 正 占空比约为 10%，与N218的控制信号基本一致了，由此怀疑还是N216与J217之间的线路有问题。 故障排除　 接着重点检查自动变速器总成导线连接器 T8l端子5与端子6、J217导线连接器T81a端子30 与端子37，未见异常。保险起见，挑出相应的端子（图6），从事故车线束中找到合适的导线，彻底更换N216与J217之间的2根导线（含端子）后试车，N216的控制信号恢复正常。交车1星期后进行电话回访，车主反映故障未再出现，故障排除。 图 6　挑出相应的端子 故障总结 正常情况下，受 PWM信号控制的部件，其控制信号应该是一段规则的方波。我们可以通过观察 其波形 是否 规律 、 电压是否正常、 占空比 是否异常 ，来判断控制单元 、 被控制的部件 及线路 是否存在 故障 。 但由于 PWM信号是动态变化的， 因此需要使用 示波器 进行测量，才能获得更为精准的数据 。 作者： 宜宾市飞驰汽车商贸有限公司 田祥华，万兆钢，黄非，龙旭东 遇到特定速度下的底盘异响问题，却不知道从何下手？ 10月17日晚八点，虹科Pico直播间，戈华飞老师教你科学诊断思路与方法，用两个经典的新能源车底盘异响案例，带你开启NVH诊断之旅！ 直达直播间：https://olezi.xetlk.com/s/1OInwW

故障现象 一辆 2017款路虎发现5车，搭载3.0 L SC V6汽油发动机，累计行驶里程约为2.8万km。车主反映，行驶中发动机自动熄火，且无法重新起动。 故障诊断 拖车进店后试车，踩下制动踏板，按下起动按钮，起动机运转正常，但发动机无法起动着机。观察组合仪表，无故障灯点亮，无故障提示信息，且燃油存量充足。用故障检测仪（ pathfinder）检测，发现动力控制模块（PCM）中存储故障代码“P008B-07 低压燃油系统压力-过高-机械故障”“P0391-00 凸轮轴位置传感器B电路范围/性能（第2列气缸组）-无子类型信息”“P0341-00 凸轮轴位置传感器A电路范围/性能（第1列气缸组或单个传感器）-无子类型信息”。起动发动机时，读取燃油压力数据流（图1），低压燃油压力为122 kPa，燃油油轨压力为260 kPa，燃油油轨压力的期望结果为14 590 kPa，由此可知燃油管路中无法建立油压，初步判断低压燃油泵无法输送燃油。 图 1 故障车起动发动机时的燃油压力数据流 检查燃油管路，没有漏油痕迹；拔下低压燃油管，起动发动机，无燃油流出。检查低压燃油泵导线连接器，无端子松旷、退缩、腐蚀等异常情况。如图 2所示，该车低压燃油泵采用三相无刷直流电动机，由燃油泵驱动模块（FPDM）控制；PCM向FPDM发送一个脉冲宽度调制（PWM）信号，以控制低压燃油泵转速；FPDM 仅在接收到占空比在4%~50%的有效PWM信号时才会接通低压燃油泵；为了关闭低压燃油泵，PCM将输出占空比为75%的PWM信号。 图 2　低压燃油泵控制原理 根据图 3测量FPDM的供电和搭铁，均正常；脱开FPDM导线连接器，依次测量两相导线之间的电阻，均为2 Ω左右，正常。 图 3　低压燃油泵控制电路 用虹科 Pico汽车示波器在线测量FPDM导线连接器端子1、端子2及端子7上的信号波形，在接通点火开关的状态下，端子1和端子2上的电压信号均为一条约1.9 V的直线（图4），端子7上为PWM信号，占空比约为75%。 图 4 接通点火开关时FPDM导线连接器端子1、端子2及端子7上的信号波形 起动发动机时，端子 1和端子2上的电压信号仍均为一条约1.9 V的直线，端子7上PWM信号的占空比约为22%（图5）；由此可知，PCM向FPDM发送的PWM信号正常，但FPDM无法向低压燃油泵输出三相驱动电压。仔细检查三相线路，无短路、断路等异常现象，由此推断FPDM损坏。 图 5　起动发动机时FPDM导线连接器端子1、端子2及端子7上的信号波形 故障排除 更换 FPDM后试车，发动机起动正常；测量FPDM导线连接器端子1、端子2、端子5及端子7 上的信号波形（图6），信号均正常，故障排除。 图 6　正常车FPDM导线连接器端子1、端子2、端子5及端子7上的信号波形 故障小结 脉宽调制（ PWM）技术在车辆上的应用十分广泛，通过改变方波的占空比（一个脉冲循环内，通电时间相所占的比例，即电路被控制的时间占比），从而调节输出电压的大小。因此，测量占空比，是快速判断车辆某些模块是否正常工作的重要方法。 使用汽车示波器，则是精准测量占空比行之有效的方法。捕捉到 PWM信号波形后，Picoscop e软件可以一 键计算占空比，获得精准可靠的结果。当然，您也可以同时测量多个信号，组合波形判断故障更为高效！ 作者： 蔡永福 免拆诊断 “不靠猜”，科学修车更高效！30余家主机厂的选择，用科技助力您的成功——欢迎前往虹科Pico官网了解： https://www.qichebo.com/

PWM 有着非常广泛的应用，比如直流电机的无极调速，开关电源、逆变器等等，个人认为，要充分理解或掌握模拟电路、且有所突破，很有必要吃透这三个知识点： PWM 电感 纹波 PWM 是一种技术手段， PWM 波是在这种技术手段控制下的脉冲波，如果你不理解是把握不住 PWM 波的！ 如下图所示，这种比喻很形象也很恰当，希望对学习的朋友有所帮助与启发。 PWM 全称 Pulse Width Modulation ：脉冲宽度调制（简称脉宽调制，通俗的讲就是调节脉冲的宽度），是电子电力应用中非常重要的一种控制技术，在理解 TA 之前我们先来了解几个概念 。 脉冲波的基本信息如下图所示： 脉冲周期 T ：单位是时间，比如纳秒 ns 、微妙μ s 、毫秒 ms 等； 脉冲频率 f ：单位是赫兹 Hz 、千赫兹 kHz 等，与脉冲周期成倒数关系，即 f=1/T ； 脉冲宽度 W ：简称脉宽，是脉冲高电平持续的时间，单位是时间，比如纳秒 ns 、微妙μ s 、毫秒 ms 等； 占空比 D ：脉宽除以脉冲周期得到的值，百分数表示，比如 50% ，也常有小数或分数表示的，比如 0.5 或 1/2 。 以上之间的关系如下图所列的公式： 工程应用中的 PWM 波是幅值、周期（或频率）不变，脉宽（或占空比）可调的脉冲波，接下来我们来认清该 PWM 波到底是什么， TA 隐藏着什么思想？ 当我们想要控制一个直流电机的转速，我们可以通过改变其两端电压即可，但是该种方法有很大的局限性，可调直流电源构造复杂、成本高昂，应用起来很不现实。 所以我们采用另外的控制方式：电压源 →驱动器→直流电机，电压源提供直流电压，不同的驱动器控制不同的直流电机，应用非常灵活，其中驱动器对电机的调速控制就是利用 PWM 。 可调直流电源控制与 PWM 控制都是能调速的，那么它们有什么相同之处呢？ 如下图，电机为某相同转速时，红色代表驱动器输出幅值不变的 PWM 波，蓝色代表可调直流电源输出的电压，两者都是直接作用到负载。 由以上得知： 当 PWM 波的占空比越大时，所对应的直流电压与 PWM 波的幅值越接近；反之与 0V 越接近。 周期的红色 PWM 波脉宽下的矩形面积之和与蓝色直流电压的面积相等，即伏秒积相等： U 红 ( 幅值 ) × ton = U 蓝 × T 两端同时除以 T ，得到如下关系式： U 红 ( 幅值 ) × 占空比 = U 蓝 例如当 PWM 波的幅值为 24V ，占空比为 50% 时，与直流电压 12V 作用到电机上所产生的效果是一模一样的，即速度相同，即 24V × 50%=12V 。 另外，既然满足这个关系，那 PWM 波的频率是不是可以随意了，答案当然不是，频率太低会导致电机运转不畅，振动大，噪音大；频率太高会导致驱动器开关损耗较大，甚至有电机会啸叫而不转的情况。 一般 1k~30k 的 PWM 频率较为普遍，几百 Hz 的也有，实际上还是根据电机功率在测试时确定合适的 PWM 频率范围为宜。 如下图为实物测试，脉宽在变化，周期不变的 PWM 波。 所加负载如下图，为 PWM 控制电机调速实物测试，有刷直流电机的 PWM 无极调速，其中 LED 是并联在电机输入端的，其亮弱反映电机速度的变化。 要点： PWM 波其实就是一种脉宽可连续调节的矩形脉冲波； 占空比其实就是描述脉宽与脉冲周期的比值，是量化值，便于分析研究，当我们用占空比来表达时，对脉宽就不那么关心了； 占空比调节就是脉宽调节，表达不一样，但本质是一样的； PWM 波满足伏秒积计算： U 红 ( 幅值 ) × 占空比 = U 蓝，作用效果与直流电压一样。 关注公众号“优特美尔商城”，获取更多电子元器件知识、电路讲解、型号资料、电子资讯，欢迎留言讨论。