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宝马3系F35驾驶员电动座椅故障诊断方案设计论文杨送文题 目：类 型：学生姓名：系 部：专 业：班 级：指导教师： 毕业设计报告宝马3系F35驾驶员电动座椅故障诊断方案设计 方案设计 杨送文 汽车电子系 汽车电子技术 汽电1303班 程泊静 湖南汽车工程职业学院教务处制 年 月 日 目录 摘要 1 1、电动座椅类型及组成 3 1.1电动座椅类型 5 1.2电动座椅组成6 2、电动座椅结构8 2.1电动座椅结构 8 3、汽车电动座椅的检修10 3.1电动座椅主要部件的检测 10 3.2电动座椅故障的检修方法 12 4、电动座椅常见故障诊断13 4.1座椅调节失效13 4.2调解异响15 4.3 滑动电机故障15 4.5案例分析16 结论 18 参考文献 19 后记 20 摘 要 电动座椅调节就是可以通过电机的控制来调节座椅的前后位置、上下高度、靠背角度，更豪华的还可以调节大腿支撑、腰部支撑等。实用性非常强，可以使自己处于一个相对舒适的驾驶位置。宝马3系F35手动调节的工作方式就是驾驶员本身作为一个施力方，通过手柄放松座椅的锁止机构，之后通过改变身体的座姿和位置来带动座椅移动，最后将锁止机构的手柄放松，将座椅固定在所选择的位置上。 常见的电动座椅的故障存在有：调节异响，无法调节，记忆功能失效等。在结合了宝马3系F35电动座椅控制原理和实际故障情况下，利用宝马专用诊断设备和车间维修工具，设计出了可靠有效的故障诊断树和相应的排故方案。在实际生产中发现，该排故方案可靠有效，对实际生产具有指导意义。 宝马3系F35 电动座椅 电机 调节 故障 记忆功能 - 1 - Abstracts Electric seat adjustment is through the control of the motor to adjust the seat position, height of up and down, back of a chair before and after the point of view, more luxurious can also adjust the leg support, lumbar support, etc. Practicality is very strong, you can make yourself a relatively comfortable driving position. BMW 3 series F35 manually adjust the way of working is the driver itself as a force, a controller to relax the seat of the locking mechanism, through the change of the body after sitting pose and position to drive the seat move, finally will lock handle to relax, the seat is fixed in the position of their choice. Common faults of power seats are: adjust sound, cannot adjust, memory function failure, etc. In combination with the BMW 3 series F35 power seat control principle and the actual fault cases, using special BMW diagnostic equipment and workshop maintenance tools, designed the reliable and effective fault diagnosis tree and the corresponding troubleshooting solutions. Found in the actual production, the troubleshooting scheme is reliable and efficient, and has a guiding significance for practical production. BMW 3 series F35 Power Seats e-motor Adjust The fault Memory function - 2 - 1、电动座椅类型及组成 1.1电动座椅类型 在一些高级轿车中，乘客的电动座椅控制系统依靠电力可以实现座椅滑行、倾斜的调整；宝马3系F35驾驶员的电动座椅控制系统不仅可以实现座椅滑行、倾斜的调整，而且还可以实现前垂直、后垂直、头枕和腰垫位置的调整，有的还带有位置存储功能。 电动座椅的类型根据分类方式的不同可分为以下几种： 根据使用电动机的数量分类 根据使用电动机的数量，电动座椅可分为单电动机式、双电动机式、三电动机式和四电动机式等。 单电动机式 单电动机式只能对电动座椅的前后两个方向进行调整。 双电动机式 双电动机式可以对电动座椅的4个方向进行调整，即不仅前后两个方向的位置可以移动，其高低也可以进行自动调整。 三电动机式 三电动机式可以对电动座椅的6个方向进行调整，即不仅能向前后两个方向移动，还可分别对座椅的前部和后部的高低进行调整。 四电动机式 四电动机式的调整功能除了具有以上三电动机式的调整功能以外，还可对靠背的倾斜度进行调整。 电动座椅装用的电动机最多可达8个，除了保证上述基本运动外，还可对头枕高度、座椅长度和扶手的位置进行调整。 1.1.1根据有无加热器分类 宝马3系F35根据有无加热器，电动座椅可分为无加热器式与有加热器式两种。有加热器式电动座椅可以在冬季寒冷的时候对座椅的坐垫进行加热，以使驾驶员或乘客乘坐更舒适。 1.1.2根据有无存储功能分类 根据有无存储功能，电动座椅可分为无存储功能与有存储功能两种。有存储功能的电动座椅，可以将每次驾驶员或乘客调整电动座椅后的数据存储下来，作为以后重新调整座椅位置时的基准。 此外，宝马3系F35在座椅中还附加了一些特种功能的装置，如在气垫座椅- 3 - 上使用电动气泵，对各个专用气囊进行充气，起到调节支撑腰椎、侧背、大腿的作用。在图1-1与图1-2中都展示了电动座椅的调节方式。 图1-1宝马3系F35座椅调节方式 1-头枕高度调节KHV 2-靠背上部调节LKV 3-靠背倾斜度调节 4-座椅纵向调节SLV 5-座椅高度调节SHV 6-座椅斜度调节SHV 7-座垫前后调节STV 8-靠背宽度调节LBV 图1-2宝马3系F35座椅调节开关 1-腰部支撑调节 2-靠背宽度调节 3-靠背上部调节 4-靠背斜度和头枕高度调节 5-座椅纵向、座椅高度和座椅斜度调节 6-座垫前后调节 - 4 - 1.2电动座椅组成 宝马3系F35电动座椅主要由座椅开关和位置传感器、电子控制器ECU、执行机构的驱动电动机三大部分组成。开关和位置传感器包括座椅各位置的电动开关、座椅各位置传感器、安全带扣环传感器及转向盘倾斜传感器等；ECU包括转向柱倾斜与伸缩ECU和电动座椅ECU；执行机构主要包括座椅调整、安全带扣环及转向盘倾斜调整的驱动电动机等，而且这些电动机均可灵活地进行正反转，以执行各种装置的调整功能。 12.1电动座椅的组成 电动机 电动座椅大多采用永磁式电动机驱动，并通过装在座位侧板上或门扶手上的肘节式控制开关来控制电路通路和电流方向，使某一电动机按所需的方向运转，以达到调整座椅的目的。 为了防止电动机过载，大多数永磁式电动机内装有热过载保护断路器。有些电动座椅采用串激电动机来驱动，并装有两个磁场线圈，使其可作双向运转。这种电动机多使用继电器控制电流方向，当开关换向时，可听到继电器动作的“咔嗒”声。 手动调节开关 它主要是用来调整座椅的各种位置。当按下此开关后，电控单元就会控制相应电动机运转，按照驾驶员的要求调整座椅的位置。 存储和复位开关 它主要是用来存储或恢复驾驶员已经调整好的座椅位置。只要按下此按钮，就能按存储的各个座椅位置的要求调整座椅的位置。 位置传感器 位置传感器主要是用来检测座椅的各种位置，其结构如图 1-3 所示。它主要由齿轮、滑块和螺旋杆组成，其工作原理和一般电位计相似。螺旋杆由电动机通过齿轮驱动旋转，并带动滑块在电阻器上滑动，从而使输出电压信号发生变化。电控单元根据此电压信号决定座椅的位置。只要座椅位置调定后，驾驶员按下存储和复位开关，电控单元就把这些电压信号存储起来，作为重新调整位置时的基准。 - 5 - 图1-3 座椅位置传感器 ( 5 ) ECU 及其控制 ECU主要用来控制靠手动调节开关的座椅调节装置，也能根据从转向柱倾斜与伸缩ECU、位置传感器等送来的信号存储座椅位置。考虑到驾驶员的不同体型和喜好的驾驶姿势，自动调节系统能在该ECU中存储2种不同的座椅位置，靠一“单独”开关的点动，ECU即可将座椅调整到驾驶员所期望的位置。 座椅进行调整时，由手动调节开关通过电控单元控制调整量，然后利用存储和复位开关控制某一位置的数据存储；座椅位置信号取自变阻器上的电压降。根据每个自由度上的电动机驱动座椅，从而使变阻器随动。根据变阻器的电压降，控制单元识别座椅的运动机构是否到达“死点”，如果到达“死点”位置时，电控单元及时切断供电电源，保护电动机和座椅驱动机构。 1.2.2宝马3系F35电动座持的控制电路 无存储功能的电动座椅 无存储功能的电动座椅的典型结构主要由座椅本体、座椅调节器开关、座椅调节器和调节器电动机等组成。 有存储功能的电动座椅 现代高级轿车的电动座椅多采用6向调整方式，这种系统除具有改变座椅的前后、高低、靠背斜度位置的电子驱动装置外，还设了一个具有存储功能的电子控制装置，该装置只要一按按钮，就能按存储的各个座椅位置的要求调整位置，其控制电路如图 1-4 所示。 - 6 - 图1-4宝马3系F35电动座椅控制电路图 1-驾驶员车门开关组件 2-驾驶员侧扶手内的按钮组件 3-驾驶员侧后视镜调节电机 4-脚部空间模块FRM 5-中央网关模块ZGM 6-驾驶员座椅模块SMFA 7-自动恒温空调IHKA 8-接线盒电子装置JB 9-前乘客侧后视镜调节电机 10-前部配电盒 11-座椅纵向调节电机12-座椅倾斜度调节电机 13-座椅高度调节电机 14-靠背倾斜度调节电机 15-头枕高度调节电机 16-座椅表面主动式座椅通风装置风扇 17-靠背表面主动式座椅通风装置风扇 18-腰部支撑泵 19-腰部支撑电磁阀 20-靠背表面的座椅加热垫 21-座椅表面的座椅加热垫 22-驾驶员座椅功能按钮 K-CAN2车身CAN2 K-CAN车身CAN LIN-Bus 局域互联网总线 KI.30B 总线端30基本运行 - 7 - 2.1电动座椅结构 电动座椅一般由电动机、传动装置和座椅调节器等组成。 2.1电动机的布置 电动机的个数取决于座椅的调节功能的范围，同时必须体积小，负荷能力要大；如果只是调节座椅前后移动，仅需要一个电动机即可实现。在此功能的基础之上再加装二个电机，就可以实现座椅的上下升降、座椅前后端的升降。这就是我们常说的六向移动座椅，装配三个电机即可以实现。如图2-1所示为宝马3系F35电动座椅位置图。很多高级轿车还增加了调整头枕、腰部调节、扶手调节、座椅长度等功能，这些功能的增加都是为了使乘坐者更加舒适。所有这些功能的实现都必须通过电机带动传动机构来实现。 图2-1电动座椅位置图 1-电动座椅ECU 2-滑动电机 3-前垂直电动机 4-后垂直电动机 5-电动座椅开关 6-倾斜电动机 7-头枕电动机 8-腰垫电动机 9-位置传感器 10-倾斜电动机和位置传感器 11-位置传感器 12-腰垫开关 13-位置传感器 14-位置传感器 - 8 - 2.2传动和执行机构 它们的作用是把电机的旋转运动转变成座椅的上下，前后移动或靠背的倾斜摆动。蜗轮蜗杆是其核心部件，它具有较大的传动比而且自锁性能良好。 2.2.1纵向调整机构 如图2-2所示纵向调东机构由蜗杆 蜗轮 齿条 导轨等组成，齿条装在导轨上面。调整时，电动机转矩经蜗杆传至两侧的蜗轮，经导轨上的齿条带动座椅的前后移动。 图2-2纵向调整机构图 1-支承及导向元件 2-导轨 3-齿条 4-涡轮 5-反馈信号电位计 6-调整电动机 2.2.2高度调整机构 如图2-3高度调整机构由蜗轮 蜗杆轴 心轮等组成，调整时蜗杆轴在电动机的驱动下，带动涡轮的转动，从而保证心轴旋进或旋出，实现座椅的上升和下降。 - 9 - 图2-3高度调整机构 1-铣平面 2-止推垫片 3-心轴 4-涡轮 5-桡性驱动涡轮轴3、靠背斜度的调整机构 由2个调整齿轮与连杆组成。调整时，电动机带动两端的调整齿轮转动，调整齿轮与连杆联动，通过连杆的动作，达到调整靠背斜度的目的。 3、汽车电动座椅的检修 3.1电动座椅主要部件的检测 宝马3系F35电动座椅的主要部件有：调节开关、调节电动机、位置传感器和电控单元等。 3.1.1调节电动机的检测 对电动座椅调节电动机的检测应先将其从座椅上拆下来才能进行，其检测方法如下： l）当将电动座椅调节电动机处于某一种调节状态时，检测各端子与电源之间的连接情况应符合要求。 分别用导线将电动机插接器的相应两个端子与蓄电池的正、负极相连接，检查电动机工作情况。必须注意的是，当电动机通电后不转，或有异常响声，均应立即停止检测。 2）如检测到某个调节电动机不运转或运转不平稳，则拔下该电动机上的两芯插接器，直接将蓄电池正、负极用导线与该电动机连接，进行通电检测。如此时电动机运转无问题，则为调节电动机两芯插座之间的导线可能有断路、接地或 - 10 - 接触不良现象。 3）如单独对电动机通电后仍不运转或运转不正常，说明该电动机有故障，则应更换新件。 3.1.2调节开关的检测 对电动机调节开关的检测，也应将其从驾驶员座椅处拆下。用万用表检测插接器各端子之间的导通状态，即可判断调节开关的好坏。 3.1.3位置传感器的检测 l）拆下电动座椅ECU。首先拆下驾驶员座椅，然后拆下前垂直调节器上的螺栓并将座垫略微抬高。座垫抬高后，可以从座垫下面的固定处随插接器一起拆下电动座椅ECU。 2）位置传感器检查。将电动座椅ECU的端子CHK连接到车身，使 ECU 进人检查状态。用示波器测量电动座椅ECU的端子S与车身接地之间的电压波形。当示波器显示如图 3 -1a 所示电压波形时，表示“已准备好”了；然后接通电动座椅开关，用示波器检查座椅移动时的电压波形变化，如示波器显示如图 3 -1b 所示电压波形，表示输人信号正常，相应的位置传感器无故障；如示波器显示如图 3 -1C 所示电压波形，表示输入信号不正常，相应的位置传感器有故障，应更换位置传感器。 在进行该项检查时，当座椅移动到极限位置时，电压波形从正常变为不正常，这属于正常现象。 图 3 -1 检测位置传感器的电压输出波形 “准备好”时的波形 正常波形 不正常波形 3.1.4ECU的检测 汽车的电控单元一般很少出现故障。如果怀疑其有故障，通常采用测量其线束插接器相关端子间的电压或电阻，再与标准值进行比较的方法。其值应符合标准值，否则应进一步检查电路。但测量之前应首先检查电控单元外观有无明显的 - 11 - 损坏，外围元件是否脱焊或变质。若一切完好，可对电控单元ECU进行检测。 3.2电动座椅故障的检修方法 3.2.1电动座椅故障的初步检查 对电动座椅故障的初步检查，通常应检查易损件、导线，以及通过进行操作以确认故障的可能部位等。 对易损件的检查 首先检查仪表板熔丝与熔丝盒内电动座椅的熔丝是否熔断。如果熔断，应检查电路是否有短路处。排除短路点以后，才可更换新的熔丝，否则又会熔断熔丝。 对配线的检查 应检查电动座椅各部件之间的连接配线有无断路处、有无绝缘层破损现象。发现异常后，应及时进行处理。 通过操作判断故障产生的可能原因 通过操作电动座椅，根据常见故障的现象判断故障产生的可能原因。 l）如果一个座椅调节器比另一个座椅调节器先到达最大水平位置或最大垂直位置，则可能为两座椅调节器不同相，应对其进行适当的调整。 2）如果电动座椅不能水平或垂直移动，或水平和垂直两个方向均不能移动，则可能为座椅调节器电动机损坏，或控制电路有故障。 3）如果电动座椅垂直移动迟缓或卡滞，则可能为垂直执行器与齿条之间配合不良或污垢过多，也可能为顶板总成有松动现象。 4）如果一个座椅调节器不能垂直移动，则可能为垂直驱动钢丝脱开或折断，也可能是垂直执行器未工作所致。 5）如果电动座椅水平移动迟缓或卡滞，则可能为水平执行器与齿条间配合不良或污垢过多，也可能是顶板总成有松动现象。 6）如果一个座椅调节器不能水平移动，则可能为水平驱动钢丝脱开或折断，也可能是水平执行器未工作。 7）如果电动座椅水平移动不平稳，则可能为水平执行器工作不良。 电动开关的检查 电动座椅的开关接触不良，会造成电动座椅调整失效或不灵。 l）利用维修手册上的电动座椅连通性图表来检测开关的连通性 2）如果开关损坏，则应更换同型号的电动座椅开关。 - 12 - 控制电路的检查 电动座椅的控制电路，若有断路或短路现象，均造成电流不能通过电动机，使电动座椅调整失效。可按断路或短路的故障，仔细检查并排除故障。 电动机的检查 电动座椅的电动机失灵，如电刷磨损、转子与定子断路、短路等故障，均可能使电动机不能正常工作。 3.2.2电动座椅的调整方法 电动座椅的调整主要是对其水平行程或垂直行程的调整，以使两座椅调节器同相。 垂直行程的调整 先垂直移动座椅，当一个座椅调节器在其前后垂直行程极限上均到达最靠上的位置时，从该座椅调节器上脱开其前后垂直驱动钢丝。 然后又垂直移动座椅，直到另一个座椅调节器也到达最靠上的位置后，再接上脱开的前后垂直驱动钢丝，并使两座椅调节器同相即可。 水平行程的调整 先水平移动座椅，当一个座椅调节器在其水平行程极限上到达最靠前的位置时，从该座椅调节器上脱开水平驱动钢丝。 然后又水平移动座椅，直到另一个座椅调节器也到达最靠前的位置后，再接上脱开的水平驱动钢丝，并使两座椅调节器同相即可。 4、电动座椅常见故障诊断 4.1座椅调节失效 4.1. 1.故障现象：座椅完全不能动作。 4.1.2. 原因分析：根据故障现象可以得出以下几点分析1)熔断器熔断;2)线路烧坏;3)座椅开关故障;4）控制单元；5）电机等故障； 图4-1鱼骨图分析 - 13 - 4.1.3根据资料查询得出诊断树： 调节失效 线路 外表是否断裂 线路修复 熔断器 熔断器是否烧坏 熔断器修复 电机 控制单元 开关 电机是否烧坏 接头是否损坏 修复 开关是否损坏 开关修复 搭铁路线 控制电流 图4-2树状分析图 由诊断树可以得知：第一步检查线路是否有损坏，如果有损坏便对线路进行修复没有损坏进行第二步，检查熔断器是否烧坏，如果烧坏便进行修复没有烧坏进行第三步，用万用表对电机进行测量，第四步对开关进行测量，第五步对控制单元进行检测。 4.1.4.检测方法： 1）电压检测法：例如检测上下调节电机线路，可将该电机上的2插头下，用万用表的电压档测量1、2端子间的电压。当该电动机的开关未操作时，电压值应为零；当将开关置于“向上”位置时，1、2端子间的电压应为+12V，即1端子为正，2端子为零；当将开关置于“向下”位置时，1、2端子间的电压应为-12V，即2端子为正，1端子为零，其他的电机线路检测方法与此相同。 2）电阻检测法：例如检测前端上下调节电机线路，可将该电机上的2插头拔下，用万用表的电阻挡测量电阻值。当该电机的开关未操作时，1、2端子间的阻值应为零；当将开关置于“向上”位置时，1端子与电源正极间的阻值 - 14 - 应为零，2端子与搭铁线间的阻值也应为零，1、2端子间的阻值为无穷大;当将开关置于“向下”位置时，2号端子与电源正极间的阻值为零，1端子与搭铁线间的阻值也应为零，1、2端子间的阻值为无穷大，其他的电机线路检测方法与此相同。 4.2调节异响 4.2.1.故障原因 座椅调节中，可能产生各种各样的异响，这些异响包括：附件齿轮的异响，电机内部的异响。 4.2.2故障诊断 对于在调节座椅中，出现异响，首先应检查齿轮是否有松弛，油液污染等问题，也可以涂抹润滑油来判断，如涂抹后，异响消失，应确诊为齿轮异响。 电动机本身的异响主要是电动机的轴承异响。这种因为负荷的变化，响声也会产生变化，我们可以在拆下座椅时，进行转动检查。 4.3滑动电机故障 4.3.1故障现象：座椅滑动电机完全不能动作，根据故障现象得出分析鱼骨图： 4.3.2故障分析：根据故障现象大概可以得出以下几个检测思路1）控制单元；2）线路；3）配电器JB；4）电机；5）调节开关等 图4-3分析鱼骨图 - 15 - 4.3.3.根据查询相关资料写出下面故障分析树： 图4-4树状分析图 1）检测电机两端的输出与输入电压以及配电器JB的电压，然后再到保险； 2）用万用表检查控制开关以及线路； 3）最后检测控制模块，搭铁，接头 4.3.4.维修操作说明： 1)在拆装座椅的时候，需要严格按照宝马维修的系统ISID说明进行操作； 2）注意操作安全气囊模块和燃爆式安全带拉紧装置的安全规定 3）断开蓄电池负极 4.4案例分析 客户反映：宝马3系F35舒适型座椅，在座椅靠背向下调节的时，能听到电机的工作声音，长时间按靠背向下调节的按钮时还能听到”咔咔”的声音响。 故障排除：电动座椅是由调节开关、调节电动机、位置传感器和电控单元等组成的，在这种故障的情况下有以下方法： 1）连接ISID进行车辆的快测，诊断车辆是否有故障码，如果有故障码便可以进行下一步的检测计划；我在实际的车辆中连接ISID未发现电动座椅存在故障码，图4-1为实际连接ISID的操作图。 - 16 - 图4-1 ISID快测图 2）因为在ISID没有检测到故障，所以据分析在电路方面不会有故障，因此在电动的机械部分进行排查。客户反映的时电动座椅靠背向下调节的故障，能听到“咔咔”的声音，据此我们可以把目标锁定在靠背的电机连动部分，图4-2为实际检查电动座椅图。在实际的排查过程当中发现靠背的传动部件有生锈现象，在对生锈部分进行涂润滑油之后顺利的解决了客户反映的现象。 图4-2实际机械检测图 总结：在实际的故障排除当中，能够实际的让我们解决一些常见的故障问题，通过此次故障的排除我总结了几点，首先对于一个故障要认真的分析，然后形成一个具体的排查思路，最后仔细的排除故障。 - 17 - 结论 本文主要阐释了宝马3系F35汽车电动座椅的基本组成、工作原理、几种常见的汽车空调故障，以及针对性的车辆故障分析。通过这些，也初步的了解了宝马3系F35的的一些基本故障及诊断方法，常见故障有：调节失效，调节异响，电机不工作等故障。最后得出结论，在汽车电动座椅故障、电器元件损坏时,一定要查明其根本原因,不要盲目更换损坏元件, 否则, 会因人为因素造成多次损坏, 带来不必要的损失。对与使用年限长的车辆，就应该建议客户对空调系统保养和检查，及早发现故障隐患。 - 18 - 参考文献 1、吴刚 袁建新：汽车车身电控技术江西高校出版社，XX年第43 页第 46页 2、凌晨：汽车电气设备构造与维修天津：天津科学技术出版社，XX年第 140页第 151页 3、杨江河 金力群：汽车修理技师手册机械工业出版社，XX年第87页-第96页 4、陈新亚：汽车构造透视图典机械工业出版社，XX年第104页-第107页 5、宝马售后英才教育项目M8 宝马中国培训学院 6、宝马标准诊断系统ISID 宝马中国培训学院 - 19 - 致谢 本次论文的完成，代表着大学时光就要结束。在这里，很感谢程泊静老师在百忙之中对我的毕业设计的指导和帮助，在这个过程中，我重新整理所以学过的有关资料，在老师的帮助下精挑细选，每一次修改都力求做到精益求精，使我顺利的完成了大学的最后一份答卷。同时也衷心感谢大学三年以来帮助过我的老师和同学们。从此，我将走上自己人生的道路，带着老师们的期待，同学们的祝福，一定不会让他们失望。 最后，祝老师工作顺利，同学们前程似锦 - 20 -