汽車(chē)儀表板電氣檢測(cè)原理分析與應(yīng)用

茹孟榮

（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

隨著汽車(chē)儀表板電器部件的功能配置日益豐富，功能變得多樣化，儀表板電氣系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，在儀表板分裝線(xiàn)中需要連接的線(xiàn)束端子也越來(lái)越多，在流水線(xiàn)作業(yè)枯燥無(wú)味，且生產(chǎn)節(jié)拍不斷加快，多車(chē)型儀表板混線(xiàn)生產(chǎn)情況下電器模塊錯(cuò)裝及線(xiàn)束插頭裝配漏裝問(wèn)題頻發(fā)，造成車(chē)輛電氣功能失效無(wú)法完成交車(chē)。不但增加了車(chē)輛儀表板總成拆卸返修成本，加大了公司品質(zhì)檢查壓力，而且嚴(yán)重影響整車(chē)廠(chǎng)產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率，因此，為及時(shí)避免儀表板問(wèn)題裝到車(chē)身上造成一系列影響，特開(kāi)發(fā)了汽車(chē)儀表板電氣檢測(cè)設(shè)備。

1 汽車(chē)儀表板電氣系統(tǒng)介紹

汽車(chē)儀表板 （instrument panel）是駕駛室中安裝各種指示儀表和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)等的一個(gè)總成。儀表板總成好似一扇窗戶(hù)，隨時(shí)反映車(chē)輛內(nèi)部機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)它又是部分設(shè)備的控制中心和被裝飾的對(duì)象，是駕駛室內(nèi)最引人注目的部件。

汽車(chē)儀表板作為人機(jī)交互的媒介，集成電器部件也越來(lái)越多。儀表板是整車(chē)的配電中心、CAN網(wǎng)絡(luò)的中樞，供電包括:BAT（常電）、IG1（儀表）、IG2（空調(diào)）、ACC （多媒體）、節(jié)電繼電器 （氛圍燈、雜物箱燈）、DC／DC（網(wǎng)關(guān)、多媒體）。 CAN包括AD_CAN （儀表）、CF_CAN （空調(diào)、多媒體）。隨著汽車(chē)電器元件功能日益強(qiáng)大，電器模塊化控制在各大車(chē)型已得到普遍應(yīng)用，各電器元件采用獨(dú)立ECU模塊電控單元進(jìn)行控制，這樣汽車(chē)電器控制也日益復(fù)雜，除了給各個(gè)電器模塊供電的繼電器、電源線(xiàn)纜，還有布置用于各個(gè)模塊通訊控制的CAN線(xiàn)、LIN線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)等通訊網(wǎng)絡(luò)。汽車(chē)儀表板電器部件一般包括：熔斷絲盒、組合儀表、時(shí)鐘彈簧、轉(zhuǎn)向柱、燈光和雨刮組合開(kāi)關(guān)、網(wǎng)關(guān)、多媒體、中央控制開(kāi)關(guān)、空調(diào)控制器、鼓風(fēng)機(jī)、一鍵啟動(dòng) PEPS、TBOX模塊、安全氣囊、陽(yáng)光傳感器、氛圍燈、雜物箱照明燈等。而儀表板電氣檢測(cè)設(shè)備就是對(duì)這些電器部件線(xiàn)束連接品質(zhì)做出檢測(cè)。

2 儀表板電氣檢測(cè)設(shè)備工作原理

儀表板電氣檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)元件及其線(xiàn)束連接的功能測(cè)試，通過(guò)對(duì)輸出信號(hào)或電流檢測(cè)的方式，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能，保證儀表在與車(chē)身合裝前所有電子電器元件及其線(xiàn)束連接的狀態(tài)完好。

1）對(duì)儀表板電氣部件連接的線(xiàn)束漏裝檢查

圖1為儀表板電氣檢測(cè)設(shè)備。儀表板電檢臺(tái)，向“儀表板總成”提供電源，發(fā)送CAN和LIN報(bào)文，檢測(cè)各個(gè)部件依次工作的電流，從而判斷線(xiàn)束連接的可靠性、是否漏裝。對(duì)于電源故障、CAN、LIN通訊不暢，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)維修，避免問(wèn)題流出。

儀表電氣檢測(cè)方法一般分為外觀檢測(cè)和信號(hào)檢測(cè)兩種：①外觀檢測(cè)是設(shè)備給儀表板提供啟動(dòng)電源及相應(yīng)啟動(dòng)報(bào)文信息，啟動(dòng)儀表板工作，檢測(cè)員目視電器部件是否點(diǎn)亮或動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)判斷。②信號(hào)檢測(cè)就是電器部件上電后自動(dòng)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送的報(bào)文，設(shè)備收到報(bào)文后，就確認(rèn)該部件連接好，這個(gè)需要部件具備上電匯報(bào)功能。組合儀表、多媒體多數(shù)具備這個(gè)功能。

圖1 儀表板電器檢測(cè)設(shè)備

儀表板電氣檢測(cè)設(shè)備布置在儀表分裝生產(chǎn)線(xiàn)末端，設(shè)備通過(guò)線(xiàn)纜與儀表板外接線(xiàn)束插頭連接，模擬整車(chē)儀表板工作狀態(tài)，設(shè)備給儀表板提供啟動(dòng)電源及相應(yīng)啟動(dòng)報(bào)文信息，啟動(dòng)儀表板工作，通過(guò)儀表板工作后外觀顯示情況和儀表板電器部件反饋的報(bào)文信息，從而判斷儀表板內(nèi)部電器部件連接的線(xiàn)束連接完好性，發(fā)現(xiàn)裝配缺陷。儀表板電檢能測(cè)量每個(gè)部件的加載電流，以及CAN、LIN通訊的完好性。

儀表板電氣檢測(cè)設(shè)備，就是讓儀表板上的電器部件和傳感器工作，判斷儀表板電器部件的連接是否良好，是通過(guò)供電的電流和CAN通訊。有兩種方法：一是給電器部件加電，二是發(fā)軟件指令CAN報(bào)文。儀表板氛圍燈、雜物箱燈，由節(jié)電繼電器控制，加電即可點(diǎn)亮。儀表板組合儀表、空調(diào)、轉(zhuǎn)向柱鎖，需要發(fā)CAN報(bào)文指令，發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，同時(shí)給電器部件上電讓其工作。另外就是接收部件的上線(xiàn)報(bào)文，這個(gè)需要部件具備上電匯報(bào)功能。

現(xiàn)以?xún)x表板左轉(zhuǎn)向燈控制過(guò)程和車(chē)速表檢驗(yàn)過(guò)程為例，簡(jiǎn)單說(shuō)明電器控制原理。組合儀表電氣檢測(cè)如圖2所示。①駕駛員操作儀表組合開(kāi)關(guān)進(jìn)行左轉(zhuǎn)向，左轉(zhuǎn)向信號(hào)傳遞到與之連接的車(chē)身控制器，車(chē)身控制器發(fā)送點(diǎn)亮報(bào)文通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)傳遞到儀表控制器，儀表控制器控制左轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮。②車(chē)速表檢驗(yàn)：儀表板車(chē)速儀表指針需要CAN報(bào)文驅(qū)動(dòng)，設(shè)備通過(guò)CAN發(fā)送ID 275 DATA 05 00 00 00 00 00 00 00，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)啟動(dòng)；接著設(shè)備通過(guò)AD-CAN向儀表模塊發(fā)送：SPEED ID:260 DATA 00 18 00 00 00 00 00 00，即儀表車(chē)速偏轉(zhuǎn)至120 km／h位置。

圖2 組合儀表電氣檢測(cè)

2）儀表板電器部件漏裝檢驗(yàn)

儀表板在裝配時(shí)，操作者通過(guò)掃描槍讀取組合儀表、空調(diào)控制器、多媒體、PEPS的軟硬件版本號(hào)，通過(guò)與VIN碼對(duì)應(yīng)的儀表配置信息進(jìn)行比對(duì)，自動(dòng)判斷部件的錯(cuò)裝。當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警進(jìn)行提示，有效避免了錯(cuò)漏裝問(wèn)題發(fā)生。同時(shí)設(shè)備留存每種車(chē)型安裝信息，以便后期進(jìn)行追溯。

3 設(shè)備開(kāi)發(fā)過(guò)程問(wèn)題及解決方案

1）問(wèn)題1：無(wú)法給儀表板電氣部件供電檢測(cè)。儀表板在生產(chǎn)線(xiàn)上安裝完畢后，由于PEPS系統(tǒng)未進(jìn)行鑰匙匹配作業(yè)，而儀表板上電器元件啟動(dòng)電源均受PEPS系統(tǒng)控制，因而無(wú)法實(shí)現(xiàn)儀表板電器部件啟動(dòng)。

解決方案：①在儀表板電氣檢測(cè)工位放置一把未匹配汽車(chē)鑰匙，在鑰匙作業(yè)下PEPS處于開(kāi)啟狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表板電器部件啟動(dòng)檢測(cè)。②獲取PEPS允許啟動(dòng)報(bào)文 （例如 CAN ID 285；03 00 00 00 00 00 00 00），設(shè)備向儀表板CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)送，代替PEPS發(fā)system mode on報(bào)文，替代PEPS將整車(chē)點(diǎn)火處于開(kāi)啟狀態(tài)，此時(shí)儀表板電檢設(shè)備發(fā)送電器部件啟動(dòng)報(bào)文 （例：數(shù)據(jù)場(chǎng)：00 50 00 00 00 00 00 00；周期：100 ms——打開(kāi)空調(diào)），在設(shè)備提供電源前提下，儀表板空調(diào)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。

2）問(wèn)題2：儀表板電檢關(guān)鍵問(wèn)題為電檢時(shí)需要連接線(xiàn)束插接件過(guò)多，很難滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行的時(shí)間節(jié)拍。由于電檢設(shè)備要兼顧多個(gè)車(chē)型，車(chē)型的接口又不統(tǒng)一，故而出現(xiàn)每個(gè)車(chē)型需要獨(dú)立的線(xiàn)束。每個(gè)車(chē)型需要3~5個(gè)接頭，因而從電檢臺(tái)輸出的插頭多達(dá)15~20個(gè)。

解決方案：造成儀表板電氣檢測(cè)設(shè)備連接插頭數(shù)量多的原因，是儀表線(xiàn)束圖設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮儀表板電器檢測(cè)，各個(gè)車(chē)型儀表電器線(xiàn)路走向存在差異，各個(gè)車(chē)型接口又不統(tǒng)一，而且設(shè)備不能從OBD診斷接口發(fā)報(bào)文給儀表、空調(diào)、多媒體，因此儀表板電檢時(shí)需要連接的插接件較多。線(xiàn)束設(shè)計(jì)的平臺(tái)化對(duì)儀表電氣檢測(cè)事關(guān)重要。建議整車(chē)廠(chǎng)對(duì)CAN總線(xiàn)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃要求，在上電后自動(dòng)向網(wǎng)關(guān)發(fā)報(bào)文，這樣整車(chē)就知道每個(gè)部件的工作狀態(tài)，電檢設(shè)備依據(jù)各個(gè)設(shè)備的上傳報(bào)文，自動(dòng)判斷部件的聯(lián)通以及產(chǎn)品的序列號(hào)、版本號(hào)。同時(shí)線(xiàn)束設(shè)計(jì)考慮儀表板在分裝狀態(tài)下，電氣檢測(cè)設(shè)備可以滿(mǎn)足從OBD診斷接口發(fā)報(bào)文給儀表、空調(diào)、氛圍燈、多媒體。

3）問(wèn)題3：各個(gè)生產(chǎn)車(chē)型電器部件連接的對(duì)接插頭的Pin定義不統(tǒng)一和Pin定義沖突，導(dǎo)致各個(gè)車(chē)型插頭區(qū)分無(wú)法實(shí)現(xiàn)兼容，且存在誤插其他車(chē)型導(dǎo)致線(xiàn)路短路燒毀儀表板風(fēng)險(xiǎn)。

例如：車(chē)型1的CAN是頂棚的19／20，車(chē)型2的CAN是頂棚的17／18，車(chē)型3的CAN是頂棚的11／12，Pin定義不統(tǒng)一；且車(chē)型1和車(chē)型2的車(chē)載診斷口的輸出定義 （圖3）和終端電阻不一樣。

解決方案：檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部采用3個(gè)雙路繼電器切換。不同車(chē)型的IG1IG2ACCDC節(jié)電，用繼電器選擇。當(dāng)用戶(hù)誤插時(shí)，設(shè)備監(jiān)控輸出電流，超過(guò)閾值，自動(dòng)關(guān)閉，蜂鳴器報(bào)警，提醒用戶(hù)。

圖3 車(chē)型1與車(chē)型2插頭定義不統(tǒng)一

4 車(chē)輛線(xiàn)束設(shè)計(jì)平臺(tái)化建議

儀表板連接的線(xiàn)束插頭Pin定義互相沖突，這個(gè)問(wèn)題不解決，后期積累的隱患就越大。線(xiàn)束的平臺(tái)化、規(guī)范化，改進(jìn)的成本不大且效益顯著，對(duì)車(chē)型開(kāi)發(fā)及后期維護(hù)起到良好的作用。

1）針對(duì)儀表板線(xiàn)束原理規(guī)劃設(shè)計(jì)，既要面對(duì)當(dāng)前的配置應(yīng)用，又要兼顧未來(lái)發(fā)展。線(xiàn)束插頭分主次。電源、CAN、制動(dòng)、機(jī)油壓力低等，放到主插頭上。輔助插頭放LIN、次要的開(kāi)關(guān)量、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)信號(hào) （不影響安全的娛樂(lè)系統(tǒng)）。今后車(chē)型簡(jiǎn)化和升級(jí)，直接取消輔助插頭，主插頭不需要變動(dòng)。

2）各電氣模塊上線(xiàn)匯報(bào)統(tǒng)一規(guī)劃。對(duì)于車(chē)身電子 （汽車(chē)上必不可少的電器部件），上電后，向總線(xiàn)發(fā)報(bào)文，這樣整車(chē)就知道這個(gè)部件的工作狀態(tài)，避免等到要使用這個(gè)電器件，才發(fā)現(xiàn)部件已出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)于車(chē)載電子，可以向輔助網(wǎng)絡(luò)匯報(bào)。

3）建立線(xiàn)束設(shè)計(jì)的剛性約束。約束分為器件約束和電氣約束。整車(chē)必須采用某個(gè)大品牌的部件，大品牌已經(jīng)國(guó)際化，部件的接口定義已經(jīng)固化，整車(chē)線(xiàn)束設(shè)計(jì)要適應(yīng)部件的插頭型號(hào)和針腳定義，就是器件的剛性約束。電氣約束是主機(jī)廠(chǎng)的平臺(tái)化。主機(jī)廠(chǎng)固定各個(gè)車(chē)型的統(tǒng)一性原則，比如輸往頂棚的1號(hào)線(xiàn)是常電BAT，2號(hào)線(xiàn)是點(diǎn)火IGN，3號(hào)線(xiàn)是預(yù)留反饋captive，4號(hào)線(xiàn)是車(chē)身搭鐵Vehicle Ground，5號(hào)線(xiàn)是模擬搭鐵Analogue Ground。線(xiàn)束工程師、電氣工程師只能在這些約束的基礎(chǔ)上增添功能，可以增減Pin腳，絕對(duì)避免電源和信號(hào)類(lèi)型沖突。

5 結(jié)束語(yǔ)

1）儀表板電氣檢測(cè)設(shè)備可以及時(shí)檢測(cè)出儀表電器模塊錯(cuò)裝及線(xiàn)束插頭裝配錯(cuò)插漏插問(wèn)題并進(jìn)行記錄和提示，避免問(wèn)題流入下一工序，從而保證儀表板電氣系統(tǒng)裝配品質(zhì)和生產(chǎn)效率。

2）儀表板電氣檢測(cè)設(shè)備開(kāi)發(fā)過(guò)程中最關(guān)鍵問(wèn)題為電檢時(shí)需要連接線(xiàn)束插接件過(guò)多，很難滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行的時(shí)間節(jié)拍。各個(gè)車(chē)型儀表電器部件線(xiàn)路走向存在差異，且線(xiàn)束插接件接口又不統(tǒng)一，電器部件連接的對(duì)接插頭的Pin定義不統(tǒng)一和Pin定義沖突，是電檢設(shè)備的檢測(cè)線(xiàn)束連接插接件過(guò)多，很難滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行的時(shí)間節(jié)拍的主要原因。因此，各車(chē)型線(xiàn)束設(shè)計(jì)平臺(tái)化工作是儀表電氣檢測(cè)設(shè)備開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵和前提。