同步移動技術在新能源汽車安規(guī)檢測中的創(chuàng)新應用

摘要： 為提升新能源汽車的安全性能，研究分析了新能源汽車工廠的安規(guī)絕緣檢測工藝，尤其是同步移動技術在其中的應用。通過分析現(xiàn)行檢測工藝的現(xiàn)狀及問題，提出了基于同步移動技術的問題解決方案。從同步移動技術的理論基礎到具體應用，對工藝規(guī)劃、設備設計、安全保障等多維層面進行了闡述。實踐證明，該方案成功實現(xiàn)高節(jié)拍、高柔性、高安全的在線跟隨式檢測模式，是一種高效、準確、可靠的絕緣檢測解決方案，確保了新能源汽車的安全性與合規(guī)性。

關鍵詞：同步移動技術 新能源汽車 安規(guī)檢測 在線跟隨式

中圖分類號：U468.2" "文獻標志碼：B" "DOI： 10.19710/J.cnki.1003-8817.20240314

Innovative Application of Synchronous Mobile Technology in Safety Regulation Testing of New Energy Vehicles

Li Shengming

（GAC Motor Co.， Ltd.， Guangzhou 511434）

Abstract： In order to improve safety performance of new energy vehicles （NEVs）， this paper studies safety regulation insulation testing in NEV factories， especially the application of synchronous mobile technology therein. By analyzing the situation and existing problems of the current detection process， the paper proposes solutions based on synchronous mobile technology. From the theoretical basis of synchronous mobile technology to specific applications， this paper elaborates on multiple dimensions such as process planning， equipment design， and safety guarantee. Practice has proved that this solution has achieved an online follow-up detection mode with high cycle rate， high flexibility and high safety， it thereby is an efficient， accurate and reliable insulation detection solution， ensuring the safety and compliance of new energy vehicles.

Key words： Synchronous mobile technology， New energy vehicle（NEV）， Safety regulation testing， Online following type

1 前言

隨著新能源汽車的普及，其安全性成為公眾關注的焦點。當前主流的可充電新能源汽車主要為純電動汽車（Battery Electric Vehicle，BEV）、插電式混合動力汽車（Plug - in Hybrid Electric Vehicle，PHEV），在整車出廠前需要符合GB 7258—2017《機動車運行安全技術條件》標準要求，還需滿足GB 18384—2020《電動汽車安全要求》中有關整車防水的規(guī)定，即要求車輛經(jīng)過模擬清洗和模擬涉水試驗后仍滿足絕緣電阻要求。因此，新能源汽車的質(zhì)量檢測工藝應在淋雨密封檢查后設置安規(guī)絕緣檢測。為滿足高節(jié)拍和高柔性的生產(chǎn)模式，本文利用同步移動技術，使安規(guī)檢測設備跟隨整車輸送線同步移動，實現(xiàn)在線跟隨式檢測。

2 現(xiàn)狀及問題

在新能源汽車安規(guī)檢測中，生產(chǎn)線多采用固定式檢測工藝，一般由檢查員駕駛車輛進入工位，待車輛檢測完成后再駕駛到下一工位。按照GB 18384—2020的防水要求，安規(guī)檢測工序遷移到淋雨線后，面臨以下難題：

a. 固定式檢測工藝需要考慮生產(chǎn)線的剩余空間，多數(shù)舊生產(chǎn)線沒有多余的空間設置多個固定檢測工位；

b.隨行式檢測工藝需要解決不同車型的兼容性、流水線生產(chǎn)的高效性等問題。

3 解決方案

3.1 同步移動技術的概念

在工程技術領域中，同步移動技術通常指2個或多個物體、部件或系統(tǒng)在運動過程中保持相同的速度、位置或時間關系，以實現(xiàn)協(xié)同工作和精確控制。

3.2 同步移動技術的應用

同步移動技術的應用需要基于工藝與設備的協(xié)同協(xié)作。一是需依照業(yè)務需求合理規(guī)劃同步工藝；二是需基于工藝要求研發(fā)配套設備，涵蓋精準的控制系統(tǒng)、靈敏的傳感器反饋、高性能的驅(qū)動裝置以及優(yōu)良的機械結(jié)構設計等。

為解決兼容性和高效性的問題，在安規(guī)檢測工藝中采用同步移動技術，安規(guī)檢測設備與輸送線上的新能源汽車在檢測過程中保持同步移動，以便更準確、高效地進行檢測，實時獲取檢測數(shù)據(jù)。

4 工藝規(guī)劃

4.1 工藝布局

整車在經(jīng)過淋雨密封檢查后，一般會流到淋雨輸送線出口段和交付前檢查（Pre-Delivery Inspection，PDI）輸送線，根據(jù)產(chǎn)線的實際情況，可在整車輸送線（淋雨線出口或后工序的PDI輸送線）兩側(cè)設置隨行裝置，控制柜設置在板鏈一側(cè)，形成一套完整的檢測系統(tǒng)，工藝布局如圖1所示。通過系統(tǒng)控制，隨行裝置可與輸送線同步同向移動，實現(xiàn)在線跟隨式檢測，檢測完畢可返回原位。

4.2 工藝流程

基于上述工藝布局，新能源汽車安規(guī)絕緣在線跟隨式檢測的工藝過程如圖2所示，該工藝流程可實現(xiàn)流水線檢測作業(yè)。

在檢測前對車輛的慢充口和快充口的安裝位置進行確認，以便于利用不同位置的隨行裝置進行測試；通過整車輸送線旁側(cè)的其中2個隨行裝置在與車輛同步移動時進行汽車快充口和慢充口的絕緣測試，使車輛在通過整車輸送線的過程中完成電動汽車絕緣檢測，縮短了檢測時間[1]。

4.3 工藝特點

新能源汽車安規(guī)絕緣在線跟隨式檢測工藝特點如下：

a. 多樣性：通過調(diào)研不同工況場景需求，本文設計了3種隨行工藝方案，分別是立柱式、地軌式、懸掛式，適用場景如表1所示。

其中，地軌式由于移動組件滑動安裝在地面上，整車輸送線側(cè)面沒有阻擋，便于檢測人員向整車輸送線外側(cè)移動，擴大了檢測人員的活動空間，也便于檢測人員在檢測區(qū)域往返穿梭[2]。

b. 高柔性：在柔性生產(chǎn)模式下，考慮到新能源汽車充電口位置的多樣化，在輸送線兩側(cè)均設置隨行裝置，兩側(cè)裝置采用并聯(lián)方式，檢測工具共用一個檢測儀器，可實現(xiàn)對多類型車輛的共線檢測。

c. 高節(jié)拍：在提高生產(chǎn)節(jié)拍的情況下，單層隨行裝置無法滿足高節(jié)拍需求，可增加至雙層結(jié)構，如圖3所示。上、下層隨行裝置可同時對應前、后工位2臺車輛，實現(xiàn)高節(jié)拍生產(chǎn)檢測。

5 設備設計

5.1 整體結(jié)構

基于在線跟隨式檢測工藝要求，設計并開發(fā)了本文的安規(guī)隨行檢測設備，設備整體結(jié)構如圖4所示，主要由隨行裝置、導軌架、控制柜等組成，其中控制柜包含電氣控制系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)。

5.2 隨行裝置

本設備的隨行裝置如圖5、圖6所示，圖6為圖4的局部A放大示意圖。隨行裝置作為本設備的機械主體，主要包含隨行檢測工作臺、驅(qū)動機構等。隨行檢測工作臺通過驅(qū)動機構與導軌架滑動連接，驅(qū)動機構用于驅(qū)動隨行檢測工作臺沿導軌架滑動，實現(xiàn)在導軌上橫向往返滑動。

另外，理線機構、防墜框作為附屬配件，用于規(guī)范線束的放置。理線機構包括連接架和坦克鏈，用于限制線束的移動路徑；防墜框用于檢測線纜的放置，防止下層線纜墜入地面或上層線纜與下層干涉。

5.3 隨行檢測工作臺

隨行檢測工作臺結(jié)構如圖7所示。工作臺中間區(qū)域的正面和背面設有IP67級防水的航空插座，正面的插座用于將檢測組件的電纜快速連接到工作臺，背面的插座用于固定來自控制柜的電纜。隨行工況下的電纜頻繁移動，一旦檢測組件及其電纜出現(xiàn)異常，可通過航空公母對接的方式實現(xiàn)快速更換。工作臺背面設置有安裝位，為凹槽結(jié)構，可將驅(qū)動機構的電機安裝在凹槽內(nèi)部，節(jié)省安裝空間[3]。

5.4 驅(qū)動機構

驅(qū)動機構作為本設備的動力源，主要由主動輪、滑行組件、驅(qū)動電機、安裝機架、調(diào)節(jié)組件等組成，其中，滑行組件包含4個從動輪，如圖8所示。該機構依托直線導軌實現(xiàn)滑動運行，滑行組件與主動輪之間留有供導軌穿行的空間[4]，導軌被限位在從動輪與主動輪的中間，通過調(diào)節(jié)組件調(diào)整主、從動輪與導軌的張緊度。驅(qū)動電機帶動主動輪正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，主動輪與導軌摩擦，實現(xiàn)驅(qū)動機構在直線導軌上滑行。

5.5 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)作為本設備實現(xiàn)自動化的控制單元，以PLC作為控制核心、傳感器組和開關按鈕組作為輸入、電機和指示燈作為輸出，實現(xiàn)對隨行裝置的自動控制，如圖9所示。輸送線作為主設備，隨行裝置作為從設備，主、從設備設有獨立運行模式和聯(lián)動運行模式。在獨立模式下，雙方相互獨立運行，互不干涉；在聯(lián)動模式下，雙方保持同步運行狀態(tài)，包括主從同步運行，主從同步停止。

5.6 上位機系統(tǒng)

上位機系統(tǒng)作為本設備的用戶系統(tǒng)，位于整個系統(tǒng)的上層，與下位機系統(tǒng)進行通信和數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)對下位機的監(jiān)測、控制和管理，軟件界面如圖10所示。該系統(tǒng)可實現(xiàn)對儀器的自校準、車型任務添加、參數(shù)設置、與車輛電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）檢測通信等功能。其中，上位機系統(tǒng)的核心功能是實現(xiàn)與車輛的檢測診斷通信，包括支持具有靈活數(shù)據(jù)速率的控制器局域網(wǎng)（CAN with Flexible Data-rate，CANFD）協(xié)議、診斷通信數(shù)據(jù)流記錄功能。隨著車型產(chǎn)品的更新?lián)Q代，檢測診斷流程會更新，上位機系統(tǒng)軟件具備開放性，使用者可自主維護軟件程序的標識符（Identifier，ID）和流程。

6 同步移動技術下的安全保障

主、從設備之間的同步運行，特別是在雙方有硬件連接的情況下，如果一方停止，另一方仍運行，則會導致連接部件被拉扯損壞。為保護設備硬件安全，需要遵循安全控制邏輯，起到安全聯(lián)動保護作用。以下3種方案可解決設備安全聯(lián)動性不足的問題，3種方案可以單獨使用，也可同時使用。

6.1 基于電氣控制的安全聯(lián)動方案

在隨行模式中，主、從設備借助電氣信號實現(xiàn)信息交互。若其中一方因某種原因停止時，將發(fā)出停線信號，另外一方接收信號后會停線。信息交互可通過繼電器動作輸出至PLC，或通過PLC之間的實時通信來實現(xiàn)。

6.2 基于機器視覺的安全檢測方案

在隨行裝置的關鍵位置設置攝像頭，在檢測工具上設置同步標記。在啟動隨行同步運行時，攝像頭拍攝當前圖像作為樣本，通過圖像處理系統(tǒng)實時比對攝像頭捕捉到的圖像，判斷輸送線和隨行裝置之間的同步情況。若發(fā)現(xiàn)不同步的情況，系統(tǒng)會立即警報。

6.3 基于力傳感器的線纜安全保護方案

為更好地保護線纜本體，研發(fā)一款智能線纜保護器并集成至隨行裝置，具備以下功能：

a. 線纜張力監(jiān)控：運用內(nèi)置傳感器，實時檢測線纜張力。若張力超出預設安全范圍，則自動觸發(fā)停機或警報，以保護線纜。

b. 自動調(diào)節(jié)線纜長度：在輸送線與隨行裝置移動時，智能保護器能按需自動調(diào)整線纜長度，避免過度拉伸或卷曲，以此保護線纜。

上述安全保護方案中的預警方式除現(xiàn)場設備的聲光報警功能外，還可將數(shù)據(jù)上傳至云端平臺。云端平臺會記錄隨行裝置的運行日志，并通過手機端向工程師發(fā)送警報。工程師可借助云端平臺檢查隨行裝置的錯誤原因，應對異常情況并進行處理。此外，為提高預警的準確性和及時性，還可考慮引入人工智能技術。如通過機器學習算法對隨行裝置的運行數(shù)據(jù)進行分析，預測可能出現(xiàn)的故障，并發(fā)出預警。

在高節(jié)拍生產(chǎn)工況下，隨行設備返回原位時的速度通常較快。為避免人員進入返程區(qū)域被機器撞傷，需增設安全保護裝置，如光電開關、安全光柵、攝像感應等。一旦檢測到人員進入該區(qū)域，設備將即刻停止運行，同時發(fā)出聲光報警。

7 創(chuàng)新點

本文的隨行安規(guī)檢測系統(tǒng)具有如下創(chuàng)新點：

a.工藝創(chuàng)新：在工藝布局方面，采用對稱分布式布置，在整車輸送線左、右兩側(cè)對稱布置隨行裝置，實現(xiàn)柔性檢測；兩側(cè)隨行裝置采用雙層結(jié)構，可滿足高節(jié)拍檢測要求。

b.設備創(chuàng)新：在硬件方面，移動機械的模塊化設計、線纜的航空公母對接、理線機構和防墜框的應用提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護性。在軟件方面，上位機系統(tǒng)軟件面向使用者開放設計，可自主維護軟件程序的ID和流程，減少后期軟件升級成本。

c. 安全創(chuàng)新：在安全性方面，通過軟限位與硬限位結(jié)合、安全光柵以及聲光提示的應用為設備和操作人員提供了有效的安全保護。此外，隨行同步防錯機制設計了3種保護方案，通過多個維度對隨行裝置的運行狀況進行監(jiān)測，避免了單一模組故障造成的隨行裝置失控，大幅提高了安全性能[5]。

d. 數(shù)字創(chuàng)新：該系統(tǒng)不僅可通過云端平臺實現(xiàn)及時報警，還能通過大數(shù)據(jù)分析發(fā)揮預警作用。智能化保全有效降低了維護成本和停機時間，顯著提高了生產(chǎn)效率。

8 實際應用

目前，本文的安規(guī)絕緣在線跟隨式檢測工藝已在多條新能源汽車生產(chǎn)線投入使用，安規(guī)隨行檢測設備的安裝調(diào)試嚴格遵守過程質(zhì)量控制措施和轉(zhuǎn)序評價的質(zhì)量基準，保證其檢測能力和穩(wěn)定性[6]，實際應用場景如圖11所示。與固定式工位檢測相比，在線跟隨式檢測使生產(chǎn)節(jié)拍提升了40%，有效突破了產(chǎn)能瓶頸，主要性能指標如表2所示。

9 結(jié)束語

經(jīng)過持續(xù)優(yōu)化，該方案可實現(xiàn)高柔性、高節(jié)拍、高安全的在線跟隨式檢測模式?；诠に嚭驮O備的協(xié)同創(chuàng)新，成功將同步移動技術應用在新能源汽車的安規(guī)檢測領域，其先進技術和定制化開發(fā)，滿足了新能源汽車安規(guī)絕緣檢測在隨行模式下的特殊要求，提供了高效、準確、可靠的絕緣檢測解決方案，確保新能源汽車的安全性與合規(guī)性。

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