韋相鐸 廖芳林 賈明亮

摘要：在汽車研發(fā)做標(biāo)定或者售后維修手冊(cè)開發(fā)故障碼驗(yàn)證時(shí)，經(jīng)常會(huì)使用到開關(guān)盒。一般的開關(guān)盒是專用型的，只能與汽車電控模塊（ECU）一對(duì)一匹配使用。本文論述的是開發(fā)一種多模塊通用型開關(guān)盒，其線束部分與盒體是可分離的，針對(duì)不同的ECU接口，定制對(duì)應(yīng)的線束即可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的匹配。通過使用本開關(guān)盒可設(shè)置、模擬并驗(yàn)證汽車電控模塊故障，避免了汽車線束及元器件的破壞，任何一種模塊隨時(shí)可以進(jìn)行故障設(shè)置和解除，方便快捷。

關(guān)鍵詞：開關(guān)盒通用型電控模塊故障模擬

中圖分類號(hào)：U463文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）04（B）-0000-00

Abstract：In automobile R & D calibration or DTC verification， often used Break Box.The general Break Box is special， only with automobile electronic control module （ECU） used one-to-one matching.In this paper is to develop a more universal Break Box module， the wire part with the box body is separable， according to different ECU interface， customize the corresponding wiring harness one-to-many matching can be realized.By using the Break Box can be set， fault simulation and validation of car electronic control module， to avoid the damage of automotive wiring harness and components， any kind of module fault set up and ready to be lifted， convenient and quick.

Key words：Break Box， Electronic Control Unit， DTC simulation

0 綜述

隨著公司越來越多的車型集成多種電控模塊以及使用CAN總線通訊，車輛科技感和智能化提高，但是出現(xiàn)故障也呈現(xiàn)系統(tǒng)性、復(fù)雜性、偶發(fā)性。

為了方便模塊故障維修，每個(gè)電控模塊都設(shè)置了諸多的故障代碼，并在標(biāo)定時(shí)已經(jīng)設(shè)定好產(chǎn)生和清除故障碼的條件，但是由于涉及的因素較多，可能是線束問題也可能是電控模塊問題，需要開發(fā)出對(duì)應(yīng)的故障碼的維修方法。因此在開發(fā)維修手冊(cè)時(shí)，需要盡可能模擬出每一個(gè)故障碼是如何生成，可能產(chǎn)生的原因有哪些，編寫成手冊(cè)指導(dǎo)服務(wù)站進(jìn)行維修。模塊與模塊或者模塊與電氣元件之間是通過線束連接，模擬單個(gè)信號(hào)線路的通斷就需要在線束與模塊之間連接一個(gè)可以控制每條線路通斷的開關(guān)盒。如何借助開關(guān)盒，快速準(zhǔn)確查找故障部位，判斷控制模塊或者線束故障十分重要。

1開關(guān)盒的現(xiàn)狀

開關(guān)盒是一種連接于汽車電控模塊與整車線束之間，可以單獨(dú)控制每條線路通斷的裝置（如圖1），它通常用于汽車線路檢測(cè)和故障模擬。

目前，開關(guān)盒一般是電控模塊供應(yīng)商根據(jù)自身的模塊接頭定制開發(fā)的，開關(guān)盒體與線束部分不能拆分，如圖2所示。由于各種模塊之間的接頭基本不一樣，因此，這種開關(guān)盒只能一對(duì)一使用在其對(duì)應(yīng)模塊。比如，使用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的開關(guān)盒不能適應(yīng)于車身控制模塊，甚至同是發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，不同供應(yīng)商，開關(guān)盒也不能互用。

售后在編寫維修手冊(cè)時(shí)，需要盡量模擬每個(gè)電控模塊的故障碼，以便能夠編寫出排除故障的方法，指導(dǎo)服務(wù)站維修。因此急需設(shè)計(jì)一種多模塊通用型開關(guān)盒，在滿足功能需求的同時(shí)，降低工具成本。

2 開關(guān)盒的功能要求

為了實(shí)現(xiàn)開關(guān)盒與車輛的方便連接以及一對(duì)多要求，開關(guān)盒由盒體與線束兩部分組成，并且要求開關(guān)盒具有以下功能：

1） 盒體與線束部分可拆分，盒體輸入與輸出端口針腳數(shù)至少108PIN。

2） 開關(guān)盒可單獨(dú)控制每個(gè)線路的通斷性，即每個(gè)線路都需要有開關(guān)器。

3） 每個(gè)線路的輸入和輸出端都預(yù)留檢測(cè)孔，以便對(duì)線路進(jìn)行測(cè)量和故障模擬。

3 通用型開關(guān)盒的設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的功能，必須把盒體和線束分離，設(shè)計(jì)時(shí)先確定盒體部分，線束部分可根據(jù)對(duì)應(yīng)的電控模塊要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1 開關(guān)盒體的設(shè)計(jì)

由于大部分電控模塊實(shí)際接線的針腳總數(shù)一般在100 PIN以下，根據(jù)低成本的原則，因此選用108 PIN的開關(guān)盒體，盒體輸入和輸出端接口選用哈丁108 PIN接插件，其接線方法如圖3所示。

為了方便后續(xù)測(cè)量，開關(guān)盒體的1-108標(biāo)號(hào)分別對(duì)應(yīng)哈丁接頭的1-108號(hào)針腳。同時(shí)，為了滿足通過電流限值的要求，對(duì)線路的線徑大小設(shè)計(jì)如下：

1） 線徑為1.5mm?的有：1-5、7-8、15-16、23-24、31-32、47-48、59-60、63-64、71-72、79-80、83-84、95-96、107-108 共29根；

2） 線徑為1.0mm?的有：6、9-14、17-22、25-30、33-46、49-58、61-62、65-70、73-78、81-82、85-90 共65根；

3） 線徑為0.75mm?的有：91-94、97-106 共14根

4） 雙絞線有：7&8、16&17、19&20、24&86、33&49、73&74 共6對(duì)12根。

通過按要求進(jìn)行線路連接和拼裝，完成開關(guān)盒體設(shè)計(jì)，如圖4所示。該開關(guān)盒滿足所有設(shè)計(jì)功能要求：

1） 接線端A和B可以通過更換線束實(shí)現(xiàn)適用多種電控模塊的要求；

2） 撥動(dòng)開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)每根線路的通斷控制；

3） 檢測(cè)孔可以測(cè)量電流、電壓、電阻等參數(shù)，還可以模擬線路對(duì)地、對(duì)電源短接的故障。

3.2連接線束的設(shè)計(jì)

線束部分的設(shè)計(jì)需要根據(jù)使用的電控模塊接插件類型而定，每一個(gè)電控模塊需要制作2根線束：

1） 線束1：用于連接開關(guān)盒體接線端A與ECU接插件；與開關(guān)盒體連接端使用哈丁接插件的公插端，線束的另一端使用原車線束接插件。

2） 線束2：用于連接開關(guān)盒體接線端B與整車線束接插件。與開關(guān)盒體連接端使用哈丁接插件的公插端，線束的另一端使用原車ECU接插件。

現(xiàn)以81Pin發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的線束設(shè)計(jì)為例。

為了滿足功能要求以及方便后續(xù)測(cè)量，線束接線設(shè)計(jì)要求如下：

1） 線徑為1.5mm?的有：1-5 共5根；其余線徑均為0.75mm?；

2） 19&20為雙絞線；

3） 接線對(duì)應(yīng)關(guān)系：哈丁接插件1-81號(hào)Pin腳與ECU接插件的1-81號(hào)一一對(duì)應(yīng)；

4） 線束主干用黑色網(wǎng)套纏封。

完成線束設(shè)計(jì)如圖6所示。

至此，通用型的開關(guān)盒已設(shè)計(jì)完成，其滿足了既設(shè)定的各項(xiàng)功能要求，成品如圖7所示。

4 通用型開關(guān)盒的應(yīng)用

模擬故障就需要控制信號(hào)電路的通斷或者對(duì)地、對(duì)電短路的情況，為了不破壞線束實(shí)現(xiàn)單個(gè)信號(hào)控制，就需要使用在ECU與線束之間連接開關(guān)盒，以達(dá)到控制的目的。

以某款發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力傳感器故障模擬為例，如圖8所示為連接開關(guān)盒后的電路示意圖，控制開關(guān)盒對(duì)應(yīng)序號(hào)的撥動(dòng)開關(guān)，即可實(shí)現(xiàn)每個(gè)線路的通斷。通過對(duì)開關(guān)盒預(yù)留的監(jiān)測(cè)孔，可以測(cè)量10#信號(hào)電路的電壓值，另外，利用監(jiān)測(cè)孔，可以用導(dǎo)線模擬每條線路對(duì)地、對(duì)電源短接的情況。由此得出產(chǎn)生DTC的所有故障原因。

進(jìn)氣壓力傳感器設(shè)定的故障代碼及含義如下：

P010600：進(jìn)氣壓力傳感器信號(hào)不合理

P010700：進(jìn)氣壓力傳感器電路電壓過低

P010800：進(jìn)氣壓力傳感器電路電壓過高

通過對(duì)進(jìn)氣壓力傳感器各個(gè)電路的模擬，得到如下故障列表：

通過故障碼的模擬，編寫維修方法時(shí)可以充分考慮多種可能產(chǎn)生故障的情況。比如，報(bào)P010800進(jìn)氣壓力傳感器電路電壓過高故障時(shí)，需要排查27#、10#線路是否短接到電源，如排查沒有問題，則繼續(xù)排查31#、10#線路是否開路，在排查了線路沒有問題的情況下，才考慮更換發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊進(jìn)行維修，避免服務(wù)站維修人員隨意換件。只有維修手冊(cè)詳盡寫出排查方法，才能快速精準(zhǔn)定位故障點(diǎn)，才能很好地指導(dǎo)服務(wù)站對(duì)電氣故障進(jìn)行維修。

通過使用開關(guān)盒模擬DTC的排查，可以充分考慮各種可能產(chǎn)生故障碼的原因，并能快速解除故障，恢復(fù)功能。因此，開關(guān)盒在售后維修手冊(cè)編寫時(shí)越來越得到廣泛的應(yīng)用。

5應(yīng)用效果分析

某車型有10種電控模塊：發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM）、車身控制模塊（BCM）、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制模塊（EPS）、車身穩(wěn)定控制模塊（ESC）、安全域控制模塊（DCU）、組合儀表模塊（IPC）、胎壓監(jiān)控模塊（TPMS）、無鑰匙進(jìn)入及一鍵啟動(dòng)控制模塊（PEPS）、安全氣囊控制模塊（SDM）、自動(dòng)變速器控制模塊（TCU）。

為了充分模擬并驗(yàn)證各個(gè)模塊的故障碼，如果使用專用型開關(guān)盒，需要定制10套。專用型開關(guān)盒的價(jià)格在7000-9000元之間，取均價(jià)8000元，那么需要的購買成本為：10×8000元=80000元；

通用型開關(guān)盒盒體為6000元，線束1（0.8米）為1300元，線束2（2.0米）為1600元；同樣滿足10個(gè)模塊的驗(yàn)證功能，需要制作10對(duì)線束，和一個(gè)盒體，那么成本為：

10×（1300元+1600元）+6000元=35000元。

通過以上對(duì)單一車型的應(yīng)用分析可看到，使用通用型開關(guān)盒確實(shí)可以大大降低工具的購買成本，而且，通用型開關(guān)盒可以適用于任何車型的任何模塊，當(dāng)更多的不同電控模塊應(yīng)用到車輛時(shí)，這種降成本的效果更加顯著。

6 結(jié)論

本論文提出了通用型汽車故障模擬開關(guān)盒的設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方法，它是由開關(guān)盒體和線束部分組成。盒體與線束是可拆分的，針對(duì)不同電控模塊，只需根據(jù)模塊接插件型號(hào)定制對(duì)應(yīng)線束即可。實(shí)現(xiàn)了由定制整套工具變?yōu)槎ㄖ凭€束部分的轉(zhuǎn)變。其與專用型開關(guān)盒對(duì)比具有更低成本、更靈活的特點(diǎn)，且該通用型開關(guān)盒具備一般專用型開關(guān)盒所有的功能，可以得到更為廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，論文還簡單介紹了利用開關(guān)盒模擬故障碼的維修手冊(cè)編寫思路和排查電氣故障的方法。最后，本文通過對(duì)通用型開關(guān)盒的實(shí)踐驗(yàn)證，證明了所設(shè)計(jì)開發(fā)的開關(guān)盒對(duì)ECU故障模擬工作的有效性。

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