朱佼佼

(上海電氣自動化設計研究所有限公司，智能化工程部，上海 200023)

0 引言

汽車儀表板總成在流水線安裝完成以后，將安裝到整車上。整車在裝配完成后，雖然可通過車輛電子診斷儀進行診斷［1］。但若在總成流水線上經(jīng)過安裝其他零部件全部完成至下線后才發(fā)現(xiàn)儀表板總成故障再返修，其返修成本可能大于整車的裝配成本，會造成很大的浪費。為防止將有故障的儀表板總成安裝到整車上，就必須要在安裝前就測試儀表板總成內(nèi)的各個電器功能。汽車儀表板電子測試系統(tǒng)是針對此項生產(chǎn)需求專項開發(fā)的測試裝置。

1 測試原理

1.1 基本原理

汽車儀表板電器一般由組合儀表指示燈、開關、連接橋、收音機和空調(diào)風扇電器等幾個部分組成［2］。通過分析儀表板電器原理結構，可以采用歐姆定律原理方法測量指示燈、開關、連接橋以及其他電器部件［3］。

圖1是測量儀表板內(nèi)的組合儀表的指示燈的方法。假設指示燈電流是0.1 A，經(jīng)過分流器(3 A/75 mV)得到2.5 mV電壓，經(jīng)過40倍電壓放大器放大就可得到0.1 V電壓，可送入A/D轉(zhuǎn)換器模塊。

圖1 指示燈的測量

圖2 是測量儀表板開關的方法。通過負載電阻測量開關的額定電流(不同的開關負載電阻是不同的)，經(jīng)過分流器(3 A/75 mV)可得到一個電壓值并送入電壓放大器放大。如果開關電流是1.2 A，從分流器得到電壓為30 mV。經(jīng)過40倍電壓放大器放大可變?yōu)?.2 V，可送入A/D轉(zhuǎn)換器模塊。

圖2 儀表板開關的測量

圖3 是測量儀表板電線連接橋的方法。通過增加一個模擬負載，該負載值根據(jù)連接橋的額定電流測算而設定，經(jīng)過分流器(3 A/75 mV)可得到一個電壓值并送入電壓放大器放大。如果電線連接橋電流是1.0 A，從分流器得到電壓為30 mV，經(jīng)過40倍電壓放大器放大是1.0 V，可送入A/D轉(zhuǎn)換器模塊。

圖4是測量儀表板內(nèi)電器的方法，通過分流器(10 A/75mV)可直接得到一個電壓并送入電壓放大器。假設電流是5 A，從分流器得到電壓為37.5 mV，經(jīng)過133.3倍電壓放大器后可放大至5 V，即可送入A/D轉(zhuǎn)換器模塊。

圖3 連接橋的測量

圖4 電器的測量

通過連接到汽車儀表板線束上的接插件將讀取的電壓值經(jīng)過放大處理后由PLC輸入模塊采集并存入變量中。通過邏輯設置電壓窗口判斷變量大小，將數(shù)值與標準值作比較，即可判斷所測試對象的裝配是否可靠，功能是否正常。

1.2 實例分析

根據(jù)前節(jié)的分析可知，通過歐姆定律可對儀表板各設備進行測試從而檢驗儀表板的安裝可靠性。但對于裝配完畢的儀表板，由于尚未進入總裝程序，無法使儀表板上的各設備，如空調(diào)，收音機，指示燈等進行工作而測試。但只要分析車輛電氣圖紙，即可找出各設備的供電進線具體點位。因此，通過測試系統(tǒng)為待測儀表板提供電源，即可使儀表板儀器形成回路，通過檢測相應回路的電壓或電流，以及直觀檢測部分設備的運行狀況，即可判斷儀表板裝配是否符合要求。

以上海通用汽車公司生產(chǎn)的某車型為例，經(jīng)過對此車型的儀表板電氣圖紙分析，可得出如下的測試項目方案。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)設計

針對儀表板裝配的生產(chǎn)線特性并根據(jù)測試人員以及現(xiàn)場情況，可設計如下測試系統(tǒng)(見圖5)。

系統(tǒng)主要由接口部分、變送部分、控制部分以及上位機部分組成。

接口部分是可與儀表板線束接頭緊密接合的接插件，負責直接采集儀表板回路電流電壓數(shù)據(jù)并提供電源(見表1)。

變送部分負責將采集到的儀表板回路數(shù)據(jù)變送為可供PLC模塊采集的電信號。

控制部分是整個系統(tǒng)的核心模塊，主要由PLC組成。負責采集變送后的電信號，上傳至上位軟件;并根據(jù)PLC內(nèi)編寫的程序進行判斷，輸出控制信號，對整個測試流程進行控制［4］。

表1 某車型測試方案

圖5 系統(tǒng)結構圖

上位機部分主要由工控機、服務器、人機界面以及控制軟件組成。此部分功能主要是將PLC上傳的數(shù)據(jù)通過顯示器直觀顯示給測試人員，并存儲數(shù)據(jù)。人機界面還提供開放環(huán)境供管理人員對測試系統(tǒng)進行各種設置，以擴展可測試的車輛類型或更改測試參數(shù)值。

2.2 控制流程

系統(tǒng)整體通過PLC進行測試的流程控制(見圖6)。當測試人員按遙控器開始一臺儀表板的測試后，PLC按照既定程序開始首項測試項目，操作人員進行相關器件操作。若測試項目為直觀檢測(如收音機是否正常工作)，測試人員在直觀檢測合格后手動按遙控器按鈕進入下一項測試。若測試項目為采集數(shù)據(jù)檢測(如空調(diào)回路電流值測定)，則系統(tǒng)將會自動判斷采集數(shù)據(jù)是否在標準限值范圍內(nèi)。若是，則進入下一個項目，若不在范圍內(nèi)，則說明測試不合格，由測試人員進行現(xiàn)場檢查維修，并重新測試。若仍不能通過，則此項目測試失敗，在最終本臺儀表板測試報告中將記錄下此項目的測試結果。

圖6 測試控制流程圖

3 難點分析與解決

本系統(tǒng)難點一是接插件的可靠性。

由于汽車儀表板裝配生產(chǎn)均為流水線操作形式，儀表板電子功能測試是以一道工序的形式存在流水線上，因此效率與可靠度對于整個系統(tǒng)來說是最重要的指標。接插件的質(zhì)量將直接影響到系統(tǒng)采集到的測試數(shù)據(jù)真實性。從本測試系統(tǒng)的實際應用來看，接插件的接觸不良問題占了系統(tǒng)使用初期故障發(fā)生問題的90%以上，因此接插件的可靠性成為了本系統(tǒng)的最大瓶頸。本系統(tǒng)通過使用快速成型等技術制作接插件，并改良原有接插件形式，將針腳改為彈簧頂針形式，有效降低了接插件故障的發(fā)生率。

本系統(tǒng)難點二在于汽車電子系統(tǒng)的激活。

隨著現(xiàn)代汽車電子技術的快速發(fā)展，越來越多的汽車電子系統(tǒng)采用數(shù)字控制方式。尤其是高端車型，已基本將所有控制功能集中于車身控制模塊MCU上。而此類模塊目前僅僅通過簡單的電源接通已無法啟動，必須同時通過CAN總線通訊方式激活才可進入工作狀態(tài)［5］。因此對于本測試系統(tǒng)來說，在為儀表板中各器件提供電源的同時，必須同時增加通訊接口，預先設定激活指令以保證元器件正常開啟，從而采集回路數(shù)據(jù)或者啟動部分設備以便測試系統(tǒng)進行相關檢測。在最新的系統(tǒng)改進中，本系統(tǒng)已嘗試通過第三方車輛診斷儀配合激活車身控制模塊，并通過函數(shù)調(diào)用方式將診斷儀功能集成到本測試系統(tǒng)中［6］，實現(xiàn)了高端車型電子測試的功能。

4 結束語

汽車儀表板電子測試系統(tǒng)的開發(fā)，解決了汽車儀表板裝配生產(chǎn)線出廠前的測試問題。通過使用測試系統(tǒng)，整車裝配時由于儀表板總成故障而返修的情況大大降低，相關生產(chǎn)鏈的生產(chǎn)商也因此節(jié)省了費用開支。隨著汽車生產(chǎn)技術的發(fā)展，除了汽車電子系統(tǒng)的激活問題外，汽車部件總成生產(chǎn)技術也在不斷變化，因此相適應的電子測試系統(tǒng)也需要進行不斷的完善和改進，才能夠最大程度解決生產(chǎn)線上出現(xiàn)的新的難題。

［1］羅富坤.汽車故障診斷技術［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2010.

［2］李光耀.汽車內(nèi)飾件設計與制造工藝［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2013.

［3］張應龍.識讀汽車電路圖［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2012.

［4］廖常初.PLC編程及應用［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2014.

［5］徐景波.汽車總線技術［M］.北京:中國人民大學出版社，2011.

［6］鄭阿奇.Visual C++網(wǎng)絡編程教程［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2013.