某車型AMT 行程傳感器電壓偏差過大的分析研究

覃波杰，王文群，麻 宜

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

傳感器是指能感受規定的物理量，并按一定規律轉換成可用輸入電信號的器件或裝置。簡單地說，傳感器是把非電量轉換成電量的裝置。隨著汽車電氣化程度越來越高，傳感器作為電氣化不可或缺的一部分，其在汽車上的作用也越來越大，如何保證傳感器信號正常工作，是汽車設計過程中的重要一環。

1 行程傳感器電壓偏差問題背景

某車型的AMT在投放市場后，陸續接到反饋說有車輛在行駛中顯示N擋，故障燈亮，車輛加油不走，導致車輛無法正常使用，且該故障為間歇性，熄火斷電后重新啟動車輛，故障消失。從故障碼（表1）顯示看，均為AMT行程傳感器電壓偏差過大導致，屬同一類故障問題。

表1 故障碼解釋及設置條件

2 傳感器電壓偏差故障原理

在AMT的換擋、選擋、離合行程傳感器內有2路輸出電壓信號，分別為CH1和CH2，傳感器電壓信號傳輸給TCM控制器，工作時，TCM會連續監測AMT行程傳感器中CH1和CH2的信號輸出電壓，并將CH1和CH2的信號電壓進行對比校驗，如果2路信號輸出電壓差值大于設定值，TCM會報故障碼，點亮故障燈，車輛會進入故障模式，如圖1所示。若車輛熄火后重新啟動，TCM連續監測AMT行程傳感器中CH1和CH2偏差值小于設定值，則故障碼取消，車輛恢復正常。

圖1 電壓偏差故障原理

3 電壓偏差故障潛在因素

對于傳感器信號的傳遞，其路徑的相關零件主要為：傳感器、線束和TCM控制器。傳感器接線原理如圖2所示。根據電路電壓公式U=I×R，可知電路中影響電壓的因素有電流和電阻，在電源輸出和電器負載恒定的情況下，影響電壓的因素只有電阻，因此傳感器電壓偏差問題從查找影響整個回路電阻的潛在因素著手。從圖2中可以看出，影響回路電阻主要有TCM控制器、線束、傳感器，以及三者之間的連接配合。

圖2 傳感器接線原理

4 影響因素的排查

為查找到影響電壓偏差的潛在因素，需在故障車上進行故障再現排查，找出問題根本原因。

4.1 TCM控制器排查

針對故障車輛，檢測TCM控制器接插口的傳感器信號針腳電壓值，和TCM控制器內部軟件讀取到的傳感器信號電壓值進行對比，如表2所示。通過數據顯示，TCM控制器接插件檢測值和TCM軟件讀取值基本一致，并且檢測值和讀取值的2路信號CH1和CH2都存在偏差，且偏差一致，故認為TCM控制器無異常。

表2 TCM控制器檢測數據

4.2 線束排查

1）實時監測故障車輛的傳感器2路信號CH1和CH2。

2）當觸碰或晃動傳感器側的線束時，發現傳感器信號的電壓值發生變化。

3）然后再觸碰傳感器側的接插件，傳感器信號的電壓值也會發生變化。

4）同時檢測TCM控制器接插口和傳感器接插口之間的電阻，發現2路信號CH1和CH2的電路電阻存在較大差異，其中一路電阻異常偏大。

故推測傳感器側線束及接插件可能是潛在問題。

4.3 傳感器排查

剖開傳感器上蓋，在發生故障時，檢測傳感器側內部2路信號CH1和CH2針腳的電壓值，將兩者進行對比，檢測結果顯示傳感器內部輸出的2路信號CH1和CH2的電壓值一致，故認為傳感器內部無異常。

5 電壓偏差的原因分析

通過上述排查，初步確認線束及與傳感器配合的接插件是該問題發生的部件，故對線束及接插件作進一步分析。對故障車傳感器和線束接插件的端子進行解剖，如圖3所示。經觀察發現，端子表面接觸點已經磨損嚴重，表面鍍層已經破損并裸露出端子基材。在端子磨損后，其接觸電阻會異常增大，引起信號電壓偏差，導致傳感器信號輸出異常。

圖3 故障車端子解剖圖

對于端子表面磨損的主要原因如下：端子間存在運動；端子結構簡單易失效。

進一步檢查，發現線束存在管線布置問題，其主要有3點：①線束彎曲90°以上；②線束繃緊，存在拉緊力；③線束包扎太靠近接插件末端，端子被拉扯。如圖4所示。

圖4 線束管線問題

對接插件的結構進行分析，當線束接插件與傳感器裝配好并鎖止時，拉扯線束發現接插件存在明顯軸向竄動。對于接插件的軸向竄動進行實測，其軸向竄動量約為0.8mm。同時對比其他類型的接插件，其軸向竄動量一般小于0.3mm，因此該傳感器接插件存在軸向竄動量過大問題。

觀察該AMT行程傳感器接插件端子配合結構，如圖5所示，其結構為單點接觸，母端子彈片為單折彎結構，其端子結構簡單且彈片易塑性變形。時間長久，易出現夾緊力不足、接觸點不可靠情況。

圖5 公端子及母端子配合結構

綜上所述，引起AMT行程傳感器的電壓偏差問題主要是因為線束彎曲緊繃，車輛運行時容易拉扯傳感器接插件，而傳感器接插件存在軸向竄動，受到線束拉扯后有往復運動，加上其端子結構簡單，長期往復運動導致端子易磨損，彈片夾緊力不足，從而使電路接觸不可靠，接觸電阻增大，從而使電路電壓發生變化所致。

6 優化改善的方案

經過上述分析后，確定影響接觸電阻變化因素主要為線束布置，以及傳感器接插件和端子的結構，故針對這3點進行優化和改善。

從實際應用出發，主要改善3點：①對線束進行重新布置，使線束布置時自然順暢，無過度彎曲，無緊繃狀態，傳感器接插件末端包扎預留余量，保證端子不被拉扯；②建議更改傳感器接插件型號，更換其他類型的軸向竄動量較少的接插件，減少接插件的軸向竄動量；③更改傳感器端子型號，更換為多點接觸、彈片結構不易變形的端子，如圖6所示。多個獨立觸點的端子結構在抗振動等惡劣條件下有更好的接觸穩定性。

圖6 建議改進的端子結構

7 優化方案驗證

按照優化方案對車輛的AMT傳感器回路進行優化，對同一故障車更換改進后的線束、接插件及端子，測試傳感器2路電壓信號CH1和CH2，經過車輛的耐久測試，完成測試后其傳感器信號電壓表現一致性較高，測量2路電路的電阻，均沒有明顯差異。同時對售后故障率進行統計，優化后車輛的故障率有明顯下降，故證明該優化方案可行有效。

8 總結

本文通過闡述某款車型的AMT傳感器電壓偏差過大問題，通過對該傳感器電壓偏差的數據收集分析具體原因，提出對應解決措施并驗證措施的可靠性，為汽車傳感器信號傳遞的可靠性設計提供一些思路和見解。