搭鐵異常分析及設計優化

夏正強

（金龍聯合汽車工業（蘇州）有限公司豪華車技術部，江蘇 蘇州 215026）

1 問題背景

據客戶反饋，車輛在行駛過程中，乘客門會自動打開，這涉及到行車安全，問題很嚴重，于是自然想到可能的原因就是門系統故障，比如機械機構異常、防夾開關失效，甚至門泵氣路堵塞或漏氣等，于是在公司內部找來同類型車輛進行動態模擬比對，卻一直未能復現客戶所述故障現象，甚至有同事懷疑客戶反饋信息的真實性，故障原因依然是個謎。但客戶持續反饋這個問題，并引起高層重視。

2 故障分析

后來經過與客戶進一步溝通，客戶提到的一個奇怪的現象引起了筆者的思考，即在駕駛員開車過程中調大音響音量時，時而出現上述故障現象。因此，我們先來看看這款車的門系統電路（圖1），從門系統電路以及整車電路來看，這個現象又解釋不通，因為音響系統和門系統似乎毫不相干；通過圖紙文件綜合分析，整車電路上，車門系統和音響系統唯一可能的聯系，就是各自回路通過不同的搭鐵點回到蓄電池負極。會不會音響工況改變，使得回路存在電壓差，從而導致開門信號異常觸發車門打開？帶著這個假設進行反推，如果音響調高音量，從而音響電流增大，導致門系統受到干擾，這種可能性完全存在，因此進一步去查看相關線束的工藝性及實際連接情況，詳見表1。從表1看到，音響系統和門控系統的搭鐵在同一組，這就給它們互相干擾提供了可能。

表1 各用電設備搭鐵線

圖1 門系統電路原理圖

這款車的電器系統的搭鐵方式比較特別，由于之前采用內聯及手工壓接方式，導致內聯點不固定，且存在連接點壓降大，容易發熱導致燒線事故的原因，SCANIA要求采用外部合壓的方式：即將同一回路的導線連接點放到插接器處，這樣易于查找故障，如圖2所示。

圖2 外部合壓方式

根據分解圖及連接順序文件，搭鐵線壓接順序如下。

搭鐵螺栓—35E（2.5平方，搭鐵）—35M（1.5平方，駕駛員窗加熱）—35M2（1.0平方，電源預留）—35N（1.0平方，點煙器）—35P（1.0平方，降壓器輸入）—35Q（1.0平方，降壓器輸出）—35R（1.0平方，后視鏡調節）—35S（1.0平方，后視鏡加熱）—35T（1.0平方，音響）—35U（1.0平方，除霜器控制）—35V（1.0平方，12V電源）—35W（1.0平方，門控制器）—35X（0.75平方，門遙控）—35Y（0.75平方，倒車監視器）。

帶著假設進行理論推導后，基本確定了故障原因，于是，我們決定召集各部門業務骨干組成調查組，趕赴現場進行實地勘察驗證并幫客戶解決這一問題。

3 實車檢查

我們來到SCANIA位于墨爾本的售后服務站，在其維修車間，首先看到了0031號車，恰巧該車也是客戶前期反饋的故障車之一，當時該車正在充電（據客戶反映新到港的車輛普遍存在蓄電池饋電現象；推測大概率是未關閉電源總開關且海運時間長導致蓄電池饋電），盡管已經充了電，當時蓄電池電壓也僅有18.9V，嚴重低于蓄電池額定電壓。

在此時未發動的情況下，我們和服務站工作人員按此前客戶反饋的情況進行試驗，目的首先要復現故障現象，然后進行測量分析。圖3為音響處電壓測試，我們打開車上所有燈、后視鏡加熱、音響等用電器，并快速反復調節音量，同時測量音響輸入搭鐵與儀表臺處搭鐵間的電壓差，測量結果：該電壓差在2.31～13.95V間波動。

圖3 音響處電壓測試

更換充足電的完好蓄電池，然后發動車輛，蓄電池電壓顯示25.2V，再次進行測量，音響搭鐵線與搭鐵電壓在6.6V左右，門控制器電源電壓在19～25.2V之間波動，在調節音響的過程中，音響自帶熔斷絲（10A）熔斷。

更換音響熔斷絲后，再次進行測試，在發動機發動和不發動的情況下反復測試，發現除了音響熔斷絲易燒斷和搭鐵電壓差不同外，在不發動的情況下，車輛出現2次自動開門現象。從測試情況可以看出，蓄電池電量是否充足，對客戶反饋的故障現象是有影響的。

隨后對0003號車進行了測試，首先測試蓄電池電壓，顯示24V，在未發動車輛的情況下，隨后按上述方法測試，音響搭鐵線電壓降到17V后，音響突然停止工作，車門自動打開；發動車輛后，重復測試，音響開到最大，調節后視鏡等，電壓降仍可達到約5～7V，但未有自動開門現象；測試音響電流，在2～15A之間波動，當電流達到15A時，超過熔斷絲容量，故熔斷絲熔斷。圖4為0003號車音響處電參數測試。

圖4 0003號車音響處電參數測試

能夠復現故障現象，就前進了一步，為驗證假設提供了依據。為了得到更多的信息，我們繼續查看了0006號車，不過該車客戶自行加裝了電視機（電動翻轉）、路牌等設備。該車測試未出現開門現象，同時發現開關處搭鐵線、門控制器處搭鐵線與音響搭鐵線并未串接在一起；隨著音量調整，音響處電流約在2～4A波動。為排除音響系統本身對測試參數的影響，調換故障車輛0003號車的音響總成到正常車輛0006號車上，測試結果與此前一樣，音響處幾乎沒有電壓降，該車線束與0003號車的線束不同，0003號車的搭鐵線連接與線束廠家提供的文件不符，音響搭鐵線與開關搭鐵線相連；0006號車的音響搭鐵線與開關搭鐵線未連接，說明此前0003號車開門故障及測試參數異常，不是音響系統造成的，而是線束差異造成的。

根據以上測試結果分析，廠家提供的線束并未按他們的工藝文件制作，搭鐵線串接比較隨意。當線束搭鐵線串接太多時，大功率設備同時工作，造成搭鐵壓降增大，此時若調高音響音量，因音響額定輸出功率一定，當此電壓降低時，為達到額定功率，音響就要盡力吸收電流，當電流超過其負載能力或熔斷絲承載能力時，音響死機或熔斷絲熔斷。在音響故障發生的同時，由于車門控制器（圖5）本身先天不足，對于搭鐵電壓波動缺乏足夠的抗干擾能力，此時容易導致車門控制器8號引腳輸出錯誤開門信號而使車門打開；在蓄電池電壓不足時，加劇了該故障發生的幾率。

圖5 車門控制器

為進一步證實此分析，我們找到未采用串接搭鐵線的車輛0013號車，該車已運行了40多萬公里，在未發動車輛的情況下，進行故障模擬，未有音響死機或燒熔斷絲現象，更無車門自動打開的情況發生。隨后進行測試，如圖6所示，音響處電壓無壓降，電壓穩定，調節音響音量，測試電流在1～5A之間隨音量大小而波動；無論現象還是測試參數都正常。

圖6 0013號車音響處電參數測試

繼續擴大測試范圍，找到0012號車，該車客戶已自行加裝了攝像頭、路牌等設備，在未發動車輛的情況下，打開音響并調節音量，測試副儀表臺處開關的搭鐵線電流，電流在0.3A左右，變化不大，說明該車音響搭鐵線沒有和此處開關搭鐵線串接在一起。測試門控制器處電壓，同時調節音響音量，控制器電源電壓在22～24V之間波動，變化不大，測試此處電流，在0.1～0.83A之間波動，變化也不算大。開后視鏡轉向及加熱，門控制器處電流在2.0～6.3A之間波動。調節音量，測試門控制器搭鐵線電流，為0.22A，門控制器處電流無變化，說明音響搭鐵線和門控制器搭鐵線未連接。再測副儀表臺開關處搭鐵線電流，為0.08A，不隨音量變化而變化。開后視鏡，門控制器處電流有變化，說明門控制器的搭鐵線和后視鏡搭鐵線串接，調節音響控制器處電流無變化，說明門控制器搭鐵線和音響搭鐵線不相連。圖7為0012號車音響處電參數測試。

圖7 0012號車音響處電參數測試

繼續測試0009號車，如圖8所示，該車音響接口搭鐵線為單根線，即未進行串接，音響處搭鐵線為起點或終點，或為單獨搭鐵線。經測試，該車音響搭鐵線無壓降，電流在約2.0～4.8A之間波動，正常。

圖8 0009號車音響處電參數測試

然后和服務站工作人員一起測試了0010號車，用前述方法進行測試，測得音響壓降范圍在24.3～24.9V，幾乎無變化，隨著音量變化，電流在1.2～4.8A之間變化，在測得音響處搭鐵線與儀表臺搭鐵處電壓降為0.1V，結果正常。

對于老搭鐵方式（結構類似于圖12a）的車0001號車進行測試，如圖9所示，音響搭鐵處電壓變化為0.36V，電流變化為2～4.3A。

圖9 0001號車音響處電參數測試

為進一步查證，在服務站工作人員協調下，客戶送來了前期反饋的故障車0002號車。首先測量了蓄電池電壓，顯示為25.4V。查看該車狀況，客戶自行加裝了路牌、監控系統等裝置，雜物盒下加裝了熔斷絲、監控設備主機、模塊等，儀表臺搭鐵螺栓處有額外增加的搭鐵片。進行音響搭鐵處壓降測試，無變化。拆除客戶自行安裝的搭鐵線，再測試音響搭鐵線與儀表臺搭鐵間電壓，隨著音響音量調節，再打開后視鏡加熱，此時車門自動打開、音響熔斷絲燒斷。再測量音響搭鐵線與哪些電器的搭鐵線串接情況，此車的音響搭鐵線與門控制器、后視鏡、門開關等搭鐵線相串接。拆除門控制器，再調節音響音量，測得音響處壓降在音量達到最大時疊加打開后視鏡加熱，音響電源電壓降低到4V多，此時音響死機，但門未自動打開，基本可以判斷開門的錯誤信號是從車門控制器發出的。用準備的車門控制器測試搭鐵線接入線束，使得門控制器搭鐵線單獨搭鐵，再次試驗，發現音響處無電壓降，車門也未自動打開。

SCANIA瑞典工程師及服務站擔心此前讓他們改制的方案還會有其它隱患，擬對線束進行進一步測量。還是對0002號車進行測量，該車經服務站臨時改制，已增加了音響搭鐵線、門控制器搭鐵線和遙控器搭鐵線。在此車未發動的情況下，測量電源電壓，顯示為24.4V，調節音響音量，如圖10所示。

圖10 0002號車音響處電參數測試

音響搭鐵與儀表臺搭鐵螺栓之間壓降為0.1V，音響電源電壓在23.8～24.2V間波動。

遙控器搭鐵與儀表臺搭鐵螺栓之間壓降為0.1V，遙控器電源電壓在23.8～24.1V間波動。

車門控制器搭鐵與儀表臺搭鐵螺栓之間壓降為0.1V，門控制器電源電壓在24.2～24.4V間波動。

后視鏡加熱搭鐵與儀表臺搭鐵螺栓之間壓降為0.3V，后視鏡加熱電源電壓在23.6～24.3V間波動；雨刮器電源電壓在24.3～24.4V間波動。

以上說明經改制方案是安全有效的。

4 故障確認

第2天和SCANIA瑞典工程師一起進行相關測試，如圖11所示，還是在0031號車上，斷開車門控制器上二極管，證明異常開門信號是從車門控制器的8號腳輸出的。為進一步確認，斷開車門控制器插件，只保留電源、搭鐵及開門輸出信號，再次測試，門能夠異常打開，說明錯誤開門信號是從該處輸出，而不是從其它引腳串入的。盡管如此，SCANIA瑞典技術人員同意這不是車門控制器本身問題，主要由于串接搭鐵方式造成搭鐵電阻和壓降過大，使得車門控制器工作異常。

圖11 0031號車音響處電參數測試

5 改善措施

由于這種搭鐵方式不良，線束制作的不一致以及車門控制器性能不佳，蓄電池時有饋電，導致該故障發生及隱患存在，故對于后續改善措施如下。

1）在用車，采用增加額外搭鐵線的方法。

2）對于后續生產車輛，如果SCANIA仍堅持保留此種搭鐵方式，需線束廠工藝進行調整，對于音響、后視鏡加熱、車門等大功率或關鍵用電器進行單獨搭鐵或所有串搭鐵線節點數量進行限制，如不超過3個，且必須保證制作一致性。

3）如SCANIA取消此種搭鐵方式，恢復到樹狀搭鐵方式，但在內部實行超聲波焊接，并用雙層熱宿管進行密封防護。此種接線方法的優點在于：①減少導線用量，減少線束體積和質量，節約材料成本；②降低線路阻抗，避免過熱；③機械性能更牢靠，提高電氣可靠性；④減少線束制作的工時。超聲波焊接內聯樹狀結構如圖12所示。

圖12 超聲波焊接內聯樹狀結構