汽車儀表板電氣檢測原理分析與應用

茹孟榮

（長城汽車股份有限公司技術中心 河北省汽車工程技術研究中心，河北 保定 071000）

隨著汽車儀表板電器部件的功能配置日益豐富，功能變得多樣化，儀表板電氣系統(tǒng)變得越來越復雜，在儀表板分裝線中需要連接的線束端子也越來越多，在流水線作業(yè)枯燥無味，且生產節(jié)拍不斷加快，多車型儀表板混線生產情況下電器模塊錯裝及線束插頭裝配漏裝問題頻發(fā)，造成車輛電氣功能失效無法完成交車。不但增加了車輛儀表板總成拆卸返修成本，加大了公司品質檢查壓力，而且嚴重影響整車廠產品品質和生產效率，因此，為及時避免儀表板問題裝到車身上造成一系列影響，特開發(fā)了汽車儀表板電氣檢測設備。

1 汽車儀表板電氣系統(tǒng)介紹

汽車儀表板 （instrument panel）是駕駛室中安裝各種指示儀表和點火開關等的一個總成。儀表板總成好似一扇窗戶，隨時反映車輛內部機器的運行狀態(tài)。同時它又是部分設備的控制中心和被裝飾的對象，是駕駛室內最引人注目的部件。

汽車儀表板作為人機交互的媒介，集成電器部件也越來越多。儀表板是整車的配電中心、CAN網絡的中樞，供電包括:BAT（常電）、IG1（儀表）、IG2（空調）、ACC （多媒體）、節(jié)電繼電器 （氛圍燈、雜物箱燈）、DC／DC（網關、多媒體）。 CAN包括AD_CAN （儀表）、CF_CAN （空調、多媒體）。隨著汽車電器元件功能日益強大，電器模塊化控制在各大車型已得到普遍應用，各電器元件采用獨立ECU模塊電控單元進行控制，這樣汽車電器控制也日益復雜，除了給各個電器模塊供電的繼電器、電源線纜，還有布置用于各個模塊通訊控制的CAN線、LIN線、網關等通訊網絡。汽車儀表板電器部件一般包括：熔斷絲盒、組合儀表、時鐘彈簧、轉向柱、燈光和雨刮組合開關、網關、多媒體、中央控制開關、空調控制器、鼓風機、一鍵啟動 PEPS、TBOX模塊、安全氣囊、陽光傳感器、氛圍燈、雜物箱照明燈等。而儀表板電氣檢測設備就是對這些電器部件線束連接品質做出檢測。

2 儀表板電氣檢測設備工作原理

儀表板電氣檢測，實現(xiàn)對儀表系統(tǒng)中開關元件及其線束連接的功能測試，通過對輸出信號或電流檢測的方式，實現(xiàn)檢測功能，保證儀表在與車身合裝前所有電子電器元件及其線束連接的狀態(tài)完好。

1）對儀表板電氣部件連接的線束漏裝檢查

圖1為儀表板電氣檢測設備。儀表板電檢臺，向“儀表板總成”提供電源，發(fā)送CAN和LIN報文，檢測各個部件依次工作的電流，從而判斷線束連接的可靠性、是否漏裝。對于電源故障、CAN、LIN通訊不暢，能及時發(fā)現(xiàn)維修，避免問題流出。

儀表電氣檢測方法一般分為外觀檢測和信號檢測兩種：①外觀檢測是設備給儀表板提供啟動電源及相應啟動報文信息，啟動儀表板工作，檢測員目視電器部件是否點亮或動作來實現(xiàn)判斷。②信號檢測就是電器部件上電后自動向網關發(fā)送的報文，設備收到報文后，就確認該部件連接好，這個需要部件具備上電匯報功能。組合儀表、多媒體多數具備這個功能。

圖1 儀表板電器檢測設備

儀表板電氣檢測設備布置在儀表分裝生產線末端，設備通過線纜與儀表板外接線束插頭連接，模擬整車儀表板工作狀態(tài)，設備給儀表板提供啟動電源及相應啟動報文信息，啟動儀表板工作，通過儀表板工作后外觀顯示情況和儀表板電器部件反饋的報文信息，從而判斷儀表板內部電器部件連接的線束連接完好性，發(fā)現(xiàn)裝配缺陷。儀表板電檢能測量每個部件的加載電流，以及CAN、LIN通訊的完好性。

儀表板電氣檢測設備，就是讓儀表板上的電器部件和傳感器工作，判斷儀表板電器部件的連接是否良好，是通過供電的電流和CAN通訊。有兩種方法：一是給電器部件加電，二是發(fā)軟件指令CAN報文。儀表板氛圍燈、雜物箱燈，由節(jié)電繼電器控制，加電即可點亮。儀表板組合儀表、空調、轉向柱鎖，需要發(fā)CAN報文指令，發(fā)送啟動信號，同時給電器部件上電讓其工作。另外就是接收部件的上線報文，這個需要部件具備上電匯報功能。

現(xiàn)以儀表板左轉向燈控制過程和車速表檢驗過程為例，簡單說明電器控制原理。組合儀表電氣檢測如圖2所示。①駕駛員操作儀表組合開關進行左轉向，左轉向信號傳遞到與之連接的車身控制器，車身控制器發(fā)送點亮報文通過CAN網絡傳遞到儀表控制器，儀表控制器控制左轉向燈點亮。②車速表檢驗：儀表板車速儀表指針需要CAN報文驅動，設備通過CAN發(fā)送ID 275 DATA 05 00 00 00 00 00 00 00，實現(xiàn)系統(tǒng)啟動；接著設備通過AD-CAN向儀表模塊發(fā)送：SPEED ID:260 DATA 00 18 00 00 00 00 00 00，即儀表車速偏轉至120 km／h位置。

圖2 組合儀表電氣檢測

2）儀表板電器部件漏裝檢驗

儀表板在裝配時，操作者通過掃描槍讀取組合儀表、空調控制器、多媒體、PEPS的軟硬件版本號，通過與VIN碼對應的儀表配置信息進行比對，自動判斷部件的錯裝。當出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)報警進行提示，有效避免了錯漏裝問題發(fā)生。同時設備留存每種車型安裝信息，以便后期進行追溯。

3 設備開發(fā)過程問題及解決方案

1）問題1：無法給儀表板電氣部件供電檢測。儀表板在生產線上安裝完畢后，由于PEPS系統(tǒng)未進行鑰匙匹配作業(yè)，而儀表板上電器元件啟動電源均受PEPS系統(tǒng)控制，因而無法實現(xiàn)儀表板電器部件啟動。

解決方案：①在儀表板電氣檢測工位放置一把未匹配汽車鑰匙，在鑰匙作業(yè)下PEPS處于開啟狀態(tài)，從而實現(xiàn)對儀表板電器部件啟動檢測。②獲取PEPS允許啟動報文 （例如 CAN ID 285；03 00 00 00 00 00 00 00），設備向儀表板CAN網絡進行發(fā)送，代替PEPS發(fā)system mode on報文，替代PEPS將整車點火處于開啟狀態(tài)，此時儀表板電檢設備發(fā)送電器部件啟動報文 （例：數據場：00 50 00 00 00 00 00 00；周期：100 ms——打開空調），在設備提供電源前提下，儀表板空調風機啟動。

2）問題2：儀表板電檢關鍵問題為電檢時需要連接線束插接件過多，很難滿足生產線運行的時間節(jié)拍。由于電檢設備要兼顧多個車型，車型的接口又不統(tǒng)一，故而出現(xiàn)每個車型需要獨立的線束。每個車型需要3~5個接頭，因而從電檢臺輸出的插頭多達15~20個。

解決方案：造成儀表板電氣檢測設備連接插頭數量多的原因，是儀表線束圖設計時沒有考慮儀表板電器檢測，各個車型儀表電器線路走向存在差異，各個車型接口又不統(tǒng)一，而且設備不能從OBD診斷接口發(fā)報文給儀表、空調、多媒體，因此儀表板電檢時需要連接的插接件較多。線束設計的平臺化對儀表電氣檢測事關重要。建議整車廠對CAN總線的每個節(jié)點進行統(tǒng)一規(guī)劃要求，在上電后自動向網關發(fā)報文，這樣整車就知道每個部件的工作狀態(tài)，電檢設備依據各個設備的上傳報文，自動判斷部件的聯(lián)通以及產品的序列號、版本號。同時線束設計考慮儀表板在分裝狀態(tài)下，電氣檢測設備可以滿足從OBD診斷接口發(fā)報文給儀表、空調、氛圍燈、多媒體。

3）問題3：各個生產車型電器部件連接的對接插頭的Pin定義不統(tǒng)一和Pin定義沖突，導致各個車型插頭區(qū)分無法實現(xiàn)兼容，且存在誤插其他車型導致線路短路燒毀儀表板風險。

例如：車型1的CAN是頂棚的19／20，車型2的CAN是頂棚的17／18，車型3的CAN是頂棚的11／12，Pin定義不統(tǒng)一；且車型1和車型2的車載診斷口的輸出定義 （圖3）和終端電阻不一樣。

解決方案：檢測設備內部采用3個雙路繼電器切換。不同車型的IG1IG2ACCDC節(jié)電，用繼電器選擇。當用戶誤插時，設備監(jiān)控輸出電流，超過閾值，自動關閉，蜂鳴器報警，提醒用戶。

圖3 車型1與車型2插頭定義不統(tǒng)一

4 車輛線束設計平臺化建議

儀表板連接的線束插頭Pin定義互相沖突，這個問題不解決，后期積累的隱患就越大。線束的平臺化、規(guī)范化，改進的成本不大且效益顯著，對車型開發(fā)及后期維護起到良好的作用。

1）針對儀表板線束原理規(guī)劃設計，既要面對當前的配置應用，又要兼顧未來發(fā)展。線束插頭分主次。電源、CAN、制動、機油壓力低等，放到主插頭上。輔助插頭放LIN、次要的開關量、車載網絡信號 （不影響安全的娛樂系統(tǒng)）。今后車型簡化和升級，直接取消輔助插頭，主插頭不需要變動。

2）各電氣模塊上線匯報統(tǒng)一規(guī)劃。對于車身電子 （汽車上必不可少的電器部件），上電后，向總線發(fā)報文，這樣整車就知道這個部件的工作狀態(tài)，避免等到要使用這個電器件，才發(fā)現(xiàn)部件已出現(xiàn)問題。對于車載電子，可以向輔助網絡匯報。

3）建立線束設計的剛性約束。約束分為器件約束和電氣約束。整車必須采用某個大品牌的部件，大品牌已經國際化，部件的接口定義已經固化，整車線束設計要適應部件的插頭型號和針腳定義，就是器件的剛性約束。電氣約束是主機廠的平臺化。主機廠固定各個車型的統(tǒng)一性原則，比如輸往頂棚的1號線是常電BAT，2號線是點火IGN，3號線是預留反饋captive，4號線是車身搭鐵Vehicle Ground，5號線是模擬搭鐵Analogue Ground。線束工程師、電氣工程師只能在這些約束的基礎上增添功能，可以增減Pin腳，絕對避免電源和信號類型沖突。

5 結束語

1）儀表板電氣檢測設備可以及時檢測出儀表電器模塊錯裝及線束插頭裝配錯插漏插問題并進行記錄和提示，避免問題流入下一工序，從而保證儀表板電氣系統(tǒng)裝配品質和生產效率。

2）儀表板電氣檢測設備開發(fā)過程中最關鍵問題為電檢時需要連接線束插接件過多，很難滿足生產線運行的時間節(jié)拍。各個車型儀表電器部件線路走向存在差異，且線束插接件接口又不統(tǒng)一，電器部件連接的對接插頭的Pin定義不統(tǒng)一和Pin定義沖突，是電檢設備的檢測線束連接插接件過多，很難滿足生產線運行的時間節(jié)拍的主要原因。因此，各車型線束設計平臺化工作是儀表電氣檢測設備開發(fā)的關鍵和前提。