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(guī)定的物理量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸入電信號(hào)的器件或裝置。簡(jiǎn)單地說(shuō)，傳感器是把非電量轉(zhuǎn)換成電量的裝置。隨著汽車電氣化程度越來(lái)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(lái)越大，如何保證傳感器信號(hào)正常工作，是汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要一環(huán)。

1 行程傳感器電壓偏差問(wèn)題背景

某車型的AMT在投放市場(chǎng)后，陸續(xù)接到反饋說(shuō)有車輛在行駛中顯示N擋，故障燈亮，車輛加油不走，導(dǎo)致車輛無(wú)法正常使用，且該故障為間歇性，熄火斷電后重新啟動(dòng)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(guò)大導(dǎo)致，屬同一類故障問(wèn)題。

表1 故障碼解釋及設(shè)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(nèi)有2路輸出電壓信號(hào)，分別為CH1和CH2，傳感器電壓信號(hào)傳輸給TCM控制器，工作時(shí)，TCM會(huì)連續(xù)監(jiān)測(cè)AMT行程傳感器中CH1和CH2的信號(hào)輸出電壓，并將CH1和CH2的信號(hào)電壓進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)，如果2路信號(hào)輸出電壓差值大于設(shè)定值，TCM會(huì)報(bào)故障碼，點(diǎn)亮故障燈，車輛會(huì)進(jìn)入故障模式，如圖1所示。若車輛熄火后重新啟動(dòng)，TCM連續(xù)監(jiān)測(cè)AMT行程傳感器中CH1和CH2偏差值小于設(shè)定值，則故障碼取消，車輛恢復(fù)正常。

圖1 電壓偏差故障原理

3 電壓偏差故障潛在因素

對(duì)于傳感器信號(hào)的傳遞，其路徑的相關(guān)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(jù)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(fù)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(wèn)題從查找影響整個(gè)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(jìn)行故障再現(xiàn)排查，找出問(wèn)題根本原因。

4.1 TCM控制器排查

針對(duì)故障車輛，檢測(cè)TCM控制器接插口的傳感器信號(hào)針腳電壓值，和TCM控制器內(nèi)部軟件讀取到的傳感器信號(hào)電壓值進(jìn)行對(duì)比，如表2所示。通過(guò)數(shù)據(jù)顯示，TCM控制器接插件檢測(cè)值和TCM軟件讀取值基本一致，并且檢測(cè)值和讀取值的2路信號(hào)CH1和CH2都存在偏差，且偏差一致，故認(rèn)為T(mén)CM控制器無(wú)異常。

表2 TCM控制器檢測(cè)數(shù)據(jù)

4.2 線束排查

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)故障車輛的傳感器2路信號(hào)CH1和CH2。

2）當(dāng)觸碰或晃動(dòng)傳感器側(cè)的線束時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳感器信號(hào)的電壓值發(fā)生變化。

3）然后再觸碰傳感器側(cè)的接插件，傳感器信號(hào)的電壓值也會(huì)發(fā)生變化。

4）同時(shí)檢測(cè)TCM控制器接插口和傳感器接插口之間的電阻，發(fā)現(xiàn)2路信號(hào)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(cè)傳感器側(cè)線束及接插件可能是潛在問(wèn)題。

4.3 傳感器排查

剖開(kāi)傳感器上蓋，在發(fā)生故障時(shí)，檢測(cè)傳感器側(cè)內(nèi)部2路信號(hào)CH1和CH2針腳的電壓值，將兩者進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)結(jié)果顯示傳感器內(nèi)部輸出的2路信號(hào)CH1和CH2的電壓值一致，故認(rèn)為傳感器內(nèi)部無(wú)異常。

5 電壓偏差的原因分析

通過(guò)上述排查，初步確認(rèn)線束及與傳感器配合的接插件是該問(wèn)題發(fā)生的部件，故對(duì)線束及接插件作進(jìn)一步分析。對(duì)故障車傳感器和線束接插件的端子進(jìn)行解剖，如圖3所示。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，端子表面接觸點(diǎn)已經(jīng)磨損嚴(yán)重，表面鍍層已經(jīng)破損并裸露出端子基材。在端子磨損后，其接觸電阻會(huì)異常增大，引起信號(hào)電壓偏差，導(dǎo)致傳感器信號(hào)輸出異常。

圖3 故障車端子解剖圖

對(duì)于端子表面磨損的主要原因如下：端子間存在運(yùn)動(dòng)；端子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易失效。

進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)線束存在管線布置問(wèn)題，其主要有3點(diǎn)：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(wèn)題

對(duì)接插件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，當(dāng)線束接插件與傳感器裝配好并鎖止時(shí)，拉扯線束發(fā)現(xiàn)接插件存在明顯軸向竄動(dòng)。對(duì)于接插件的軸向竄動(dòng)進(jìn)行實(shí)測(cè)，其軸向竄動(dòng)量約為0.8mm。同時(shí)對(duì)比其他類型的接插件，其軸向竄動(dòng)量一般小于0.3mm，因此該傳感器接插件存在軸向竄動(dòng)量過(guò)大問(wèn)題。

觀察該AMT行程傳感器接插件端子配合結(jié)構(gòu)，如圖5所示，其結(jié)構(gòu)為單點(diǎn)接觸，母端子彈片為單折彎結(jié)構(gòu)，其端子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且彈片易塑性變形。時(shí)間長(zhǎng)久，易出現(xiàn)夾緊力不足、接觸點(diǎn)不可靠情況。

圖5 公端子及母端子配合結(jié)構(gòu)

綜上所述，引起AMT行程傳感器的電壓偏差問(wèn)題主要是因?yàn)榫€束彎曲緊繃，車輛運(yùn)行時(shí)容易拉扯傳感器接插件，而傳感器接插件存在軸向竄動(dòng)，受到線束拉扯后有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，加上其端子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，長(zhǎng)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)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(fā)生變化所致。

6 優(yōu)化改善的方案

經(jīng)過(guò)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(jié)構(gòu)，故針對(duì)這3點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化和改善。

從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，主要改善3點(diǎn)：①對(duì)線束進(jìn)行重新布置，使線束布置時(shí)自然順暢，無(wú)過(guò)度彎曲，無(wú)緊繃狀態(tài)，傳感器接插件末端包扎預(yù)留余量，保證端子不被拉扯；②建議更改傳感器接插件型號(hào)，更換其他類型的軸向竄動(dòng)量較少的接插件，減少接插件的軸向竄動(dòng)量；③更改傳感器端子型號(hào)，更換為多點(diǎn)接觸、彈片結(jié)構(gòu)不易變形的端子，如圖6所示。多個(gè)獨(dú)立觸點(diǎn)的端子結(jié)構(gòu)在抗振動(dòng)等惡劣條件下有更好的接觸穩(wěn)定性。

圖6 建議改進(jìn)的端子結(jié)構(gòu)

7 優(yōu)化方案驗(yàn)證

按照優(yōu)化方案對(duì)車輛的AMT傳感器回路進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)同一故障車更換改進(jìn)后的線束、接插件及端子，測(cè)試傳感器2路電壓信號(hào)CH1和CH2，經(jīng)過(guò)車輛的耐久測(cè)試，完成測(cè)試后其傳感器信號(hào)電壓表現(xiàn)一致性較高，測(cè)量2路電路的電阻，均沒(méi)有明顯差異。同時(shí)對(duì)售后故障率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，優(yōu)化后車輛的故障率有明顯下降，故證明該優(yōu)化方案可行有效。

8 總結(jié)

本文通過(guò)闡述某款車型的AMT傳感器電壓偏差過(guò)大問(wèn)題，通過(guò)對(duì)該傳感器電壓偏差的數(shù)據(jù)收集分析具體原因，提出對(duì)應(yīng)解決措施并驗(yàn)證措施的可靠性，為汽車傳感器信號(hào)傳遞的可靠性設(shè)計(jì)提供一些思路和見(jiàn)解。