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      搭鐵異常分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化

      2022-03-01 06:11:18夏正強(qiáng)
      汽車電器 2022年2期
      關(guān)鍵詞:號(hào)車鐵線音量

      夏正強(qiáng)

      (金龍聯(lián)合汽車工業(yè)(蘇州)有限公司豪華車技術(shù)部,江蘇 蘇州 215026)

      1 問題背景

      據(jù)客戶反饋,車輛在行駛過程中,乘客門會(huì)自動(dòng)打開,這涉及到行車安全,問題很嚴(yán)重,于是自然想到可能的原因就是門系統(tǒng)故障,比如機(jī)械機(jī)構(gòu)異常、防夾開關(guān)失效,甚至門泵氣路堵塞或漏氣等,于是在公司內(nèi)部找來同類型車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬比對(duì),卻一直未能復(fù)現(xiàn)客戶所述故障現(xiàn)象,甚至有同事懷疑客戶反饋信息的真實(shí)性,故障原因依然是個(gè)謎。但客戶持續(xù)反饋這個(gè)問題,并引起高層重視。

      2 故障分析

      后來經(jīng)過與客戶進(jìn)一步溝通,客戶提到的一個(gè)奇怪的現(xiàn)象引起了筆者的思考,即在駕駛員開車過程中調(diào)大音響音量時(shí),時(shí)而出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象。因此,我們先來看看這款車的門系統(tǒng)電路(圖1),從門系統(tǒng)電路以及整車電路來看,這個(gè)現(xiàn)象又解釋不通,因?yàn)橐繇懴到y(tǒng)和門系統(tǒng)似乎毫不相干;通過圖紙文件綜合分析,整車電路上,車門系統(tǒng)和音響系統(tǒng)唯一可能的聯(lián)系,就是各自回路通過不同的搭鐵點(diǎn)回到蓄電池負(fù)極。會(huì)不會(huì)音響工況改變,使得回路存在電壓差,從而導(dǎo)致開門信號(hào)異常觸發(fā)車門打開?帶著這個(gè)假設(shè)進(jìn)行反推,如果音響調(diào)高音量,從而音響電流增大,導(dǎo)致門系統(tǒng)受到干擾,這種可能性完全存在,因此進(jìn)一步去查看相關(guān)線束的工藝性及實(shí)際連接情況,詳見表1。從表1看到,音響系統(tǒng)和門控系統(tǒng)的搭鐵在同一組,這就給它們互相干擾提供了可能。

      表1 各用電設(shè)備搭鐵線

      圖1 門系統(tǒng)電路原理圖

      這款車的電器系統(tǒng)的搭鐵方式比較特別,由于之前采用內(nèi)聯(lián)及手工壓接方式,導(dǎo)致內(nèi)聯(lián)點(diǎn)不固定,且存在連接點(diǎn)壓降大,容易發(fā)熱導(dǎo)致燒線事故的原因,SCANIA要求采用外部合壓的方式:即將同一回路的導(dǎo)線連接點(diǎn)放到插接器處,這樣易于查找故障,如圖2所示。

      圖2 外部合壓方式

      根據(jù)分解圖及連接順序文件,搭鐵線壓接順序如下。

      搭鐵螺栓—35E(2.5平方,搭鐵)—35M(1.5平方,駕駛員窗加熱)—35M2(1.0平方,電源預(yù)留)—35N(1.0平方,點(diǎn)煙器)—35P(1.0平方,降壓器輸入)—35Q(1.0平方,降壓器輸出)—35R(1.0平方,后視鏡調(diào)節(jié))—35S(1.0平方,后視鏡加熱)—35T(1.0平方,音響)—35U(1.0平方,除霜器控制)—35V(1.0平方,12V電源)—35W(1.0平方,門控制器)—35X(0.75平方,門遙控)—35Y(0.75平方,倒車監(jiān)視器)。

      帶著假設(shè)進(jìn)行理論推導(dǎo)后,基本確定了故障原因,于是,我們決定召集各部門業(yè)務(wù)骨干組成調(diào)查組,趕赴現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地勘察驗(yàn)證并幫客戶解決這一問題。

      3 實(shí)車檢查

      我們來到SCANIA位于墨爾本的售后服務(wù)站,在其維修車間,首先看到了0031號(hào)車,恰巧該車也是客戶前期反饋的故障車之一,當(dāng)時(shí)該車正在充電(據(jù)客戶反映新到港的車輛普遍存在蓄電池饋電現(xiàn)象;推測大概率是未關(guān)閉電源總開關(guān)且海運(yùn)時(shí)間長導(dǎo)致蓄電池饋電),盡管已經(jīng)充了電,當(dāng)時(shí)蓄電池電壓也僅有18.9V,嚴(yán)重低于蓄電池額定電壓。

      在此時(shí)未發(fā)動(dòng)的情況下,我們和服務(wù)站工作人員按此前客戶反饋的情況進(jìn)行試驗(yàn),目的首先要復(fù)現(xiàn)故障現(xiàn)象,然后進(jìn)行測量分析。圖3為音響處電壓測試,我們打開車上所有燈、后視鏡加熱、音響等用電器,并快速反復(fù)調(diào)節(jié)音量,同時(shí)測量音響輸入搭鐵與儀表臺(tái)處搭鐵間的電壓差,測量結(jié)果:該電壓差在2.31~13.95V間波動(dòng)。

      圖3 音響處電壓測試

      更換充足電的完好蓄電池,然后發(fā)動(dòng)車輛,蓄電池電壓顯示25.2V,再次進(jìn)行測量,音響搭鐵線與搭鐵電壓在6.6V左右,門控制器電源電壓在19~25.2V之間波動(dòng),在調(diào)節(jié)音響的過程中,音響自帶熔斷絲(10A)熔斷。

      更換音響熔斷絲后,再次進(jìn)行測試,在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)和不發(fā)動(dòng)的情況下反復(fù)測試,發(fā)現(xiàn)除了音響熔斷絲易燒斷和搭鐵電壓差不同外,在不發(fā)動(dòng)的情況下,車輛出現(xiàn)2次自動(dòng)開門現(xiàn)象。從測試情況可以看出,蓄電池電量是否充足,對(duì)客戶反饋的故障現(xiàn)象是有影響的。

      隨后對(duì)0003號(hào)車進(jìn)行了測試,首先測試蓄電池電壓,顯示24V,在未發(fā)動(dòng)車輛的情況下,隨后按上述方法測試,音響搭鐵線電壓降到17V后,音響突然停止工作,車門自動(dòng)打開;發(fā)動(dòng)車輛后,重復(fù)測試,音響開到最大,調(diào)節(jié)后視鏡等,電壓降仍可達(dá)到約5~7V,但未有自動(dòng)開門現(xiàn)象;測試音響電流,在2~15A之間波動(dòng),當(dāng)電流達(dá)到15A時(shí),超過熔斷絲容量,故熔斷絲熔斷。圖4為0003號(hào)車音響處電參數(shù)測試。

      圖4 0003號(hào)車音響處電參數(shù)測試

      能夠復(fù)現(xiàn)故障現(xiàn)象,就前進(jìn)了一步,為驗(yàn)證假設(shè)提供了依據(jù)。為了得到更多的信息,我們繼續(xù)查看了0006號(hào)車,不過該車客戶自行加裝了電視機(jī)(電動(dòng)翻轉(zhuǎn))、路牌等設(shè)備。該車測試未出現(xiàn)開門現(xiàn)象,同時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)處搭鐵線、門控制器處搭鐵線與音響搭鐵線并未串接在一起;隨著音量調(diào)整,音響處電流約在2~4A波動(dòng)。為排除音響系統(tǒng)本身對(duì)測試參數(shù)的影響,調(diào)換故障車輛0003號(hào)車的音響總成到正常車輛0006號(hào)車上,測試結(jié)果與此前一樣,音響處幾乎沒有電壓降,該車線束與0003號(hào)車的線束不同,0003號(hào)車的搭鐵線連接與線束廠家提供的文件不符,音響搭鐵線與開關(guān)搭鐵線相連;0006號(hào)車的音響搭鐵線與開關(guān)搭鐵線未連接,說明此前0003號(hào)車開門故障及測試參數(shù)異常,不是音響系統(tǒng)造成的,而是線束差異造成的。

      根據(jù)以上測試結(jié)果分析,廠家提供的線束并未按他們的工藝文件制作,搭鐵線串接比較隨意。當(dāng)線束搭鐵線串接太多時(shí),大功率設(shè)備同時(shí)工作,造成搭鐵壓降增大,此時(shí)若調(diào)高音響音量,因音響額定輸出功率一定,當(dāng)此電壓降低時(shí),為達(dá)到額定功率,音響就要盡力吸收電流,當(dāng)電流超過其負(fù)載能力或熔斷絲承載能力時(shí),音響死機(jī)或熔斷絲熔斷。在音響故障發(fā)生的同時(shí),由于車門控制器(圖5)本身先天不足,對(duì)于搭鐵電壓波動(dòng)缺乏足夠的抗干擾能力,此時(shí)容易導(dǎo)致車門控制器8號(hào)引腳輸出錯(cuò)誤開門信號(hào)而使車門打開;在蓄電池電壓不足時(shí),加劇了該故障發(fā)生的幾率。

      圖5 車門控制器

      為進(jìn)一步證實(shí)此分析,我們找到未采用串接搭鐵線的車輛0013號(hào)車,該車已運(yùn)行了40多萬公里,在未發(fā)動(dòng)車輛的情況下,進(jìn)行故障模擬,未有音響死機(jī)或燒熔斷絲現(xiàn)象,更無車門自動(dòng)打開的情況發(fā)生。隨后進(jìn)行測試,如圖6所示,音響處電壓無壓降,電壓穩(wěn)定,調(diào)節(jié)音響音量,測試電流在1~5A之間隨音量大小而波動(dòng);無論現(xiàn)象還是測試參數(shù)都正常。

      圖6 0013號(hào)車音響處電參數(shù)測試

      繼續(xù)擴(kuò)大測試范圍,找到0012號(hào)車,該車客戶已自行加裝了攝像頭、路牌等設(shè)備,在未發(fā)動(dòng)車輛的情況下,打開音響并調(diào)節(jié)音量,測試副儀表臺(tái)處開關(guān)的搭鐵線電流,電流在0.3A左右,變化不大,說明該車音響搭鐵線沒有和此處開關(guān)搭鐵線串接在一起。測試門控制器處電壓,同時(shí)調(diào)節(jié)音響音量,控制器電源電壓在22~24V之間波動(dòng),變化不大,測試此處電流,在0.1~0.83A之間波動(dòng),變化也不算大。開后視鏡轉(zhuǎn)向及加熱,門控制器處電流在2.0~6.3A之間波動(dòng)。調(diào)節(jié)音量,測試門控制器搭鐵線電流,為0.22A,門控制器處電流無變化,說明音響搭鐵線和門控制器搭鐵線未連接。再測副儀表臺(tái)開關(guān)處搭鐵線電流,為0.08A,不隨音量變化而變化。開后視鏡,門控制器處電流有變化,說明門控制器的搭鐵線和后視鏡搭鐵線串接,調(diào)節(jié)音響控制器處電流無變化,說明門控制器搭鐵線和音響搭鐵線不相連。圖7為0012號(hào)車音響處電參數(shù)測試。

      圖7 0012號(hào)車音響處電參數(shù)測試

      繼續(xù)測試0009號(hào)車,如圖8所示,該車音響接口搭鐵線為單根線,即未進(jìn)行串接,音響處搭鐵線為起點(diǎn)或終點(diǎn),或?yàn)閱为?dú)搭鐵線。經(jīng)測試,該車音響搭鐵線無壓降,電流在約2.0~4.8A之間波動(dòng),正常。

      圖8 0009號(hào)車音響處電參數(shù)測試

      然后和服務(wù)站工作人員一起測試了0010號(hào)車,用前述方法進(jìn)行測試,測得音響壓降范圍在24.3~24.9V,幾乎無變化,隨著音量變化,電流在1.2~4.8A之間變化,在測得音響處搭鐵線與儀表臺(tái)搭鐵處電壓降為0.1V,結(jié)果正常。

      對(duì)于老搭鐵方式(結(jié)構(gòu)類似于圖12a)的車0001號(hào)車進(jìn)行測試,如圖9所示,音響搭鐵處電壓變化為0.36V,電流變化為2~4.3A。

      圖9 0001號(hào)車音響處電參數(shù)測試

      為進(jìn)一步查證,在服務(wù)站工作人員協(xié)調(diào)下,客戶送來了前期反饋的故障車0002號(hào)車。首先測量了蓄電池電壓,顯示為25.4V。查看該車狀況,客戶自行加裝了路牌、監(jiān)控系統(tǒng)等裝置,雜物盒下加裝了熔斷絲、監(jiān)控設(shè)備主機(jī)、模塊等,儀表臺(tái)搭鐵螺栓處有額外增加的搭鐵片。進(jìn)行音響搭鐵處壓降測試,無變化。拆除客戶自行安裝的搭鐵線,再測試音響搭鐵線與儀表臺(tái)搭鐵間電壓,隨著音響音量調(diào)節(jié),再打開后視鏡加熱,此時(shí)車門自動(dòng)打開、音響熔斷絲燒斷。再測量音響搭鐵線與哪些電器的搭鐵線串接情況,此車的音響搭鐵線與門控制器、后視鏡、門開關(guān)等搭鐵線相串接。拆除門控制器,再調(diào)節(jié)音響音量,測得音響處壓降在音量達(dá)到最大時(shí)疊加打開后視鏡加熱,音響電源電壓降低到4V多,此時(shí)音響死機(jī),但門未自動(dòng)打開,基本可以判斷開門的錯(cuò)誤信號(hào)是從車門控制器發(fā)出的。用準(zhǔn)備的車門控制器測試搭鐵線接入線束,使得門控制器搭鐵線單獨(dú)搭鐵,再次試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)音響處無電壓降,車門也未自動(dòng)打開。

      SCANIA瑞典工程師及服務(wù)站擔(dān)心此前讓他們改制的方案還會(huì)有其它隱患,擬對(duì)線束進(jìn)行進(jìn)一步測量。還是對(duì)0002號(hào)車進(jìn)行測量,該車經(jīng)服務(wù)站臨時(shí)改制,已增加了音響搭鐵線、門控制器搭鐵線和遙控器搭鐵線。在此車未發(fā)動(dòng)的情況下,測量電源電壓,顯示為24.4V,調(diào)節(jié)音響音量,如圖10所示。

      圖10 0002號(hào)車音響處電參數(shù)測試

      音響搭鐵與儀表臺(tái)搭鐵螺栓之間壓降為0.1V,音響電源電壓在23.8~24.2V間波動(dòng)。

      遙控器搭鐵與儀表臺(tái)搭鐵螺栓之間壓降為0.1V,遙控器電源電壓在23.8~24.1V間波動(dòng)。

      車門控制器搭鐵與儀表臺(tái)搭鐵螺栓之間壓降為0.1V,門控制器電源電壓在24.2~24.4V間波動(dòng)。

      后視鏡加熱搭鐵與儀表臺(tái)搭鐵螺栓之間壓降為0.3V,后視鏡加熱電源電壓在23.6~24.3V間波動(dòng);雨刮器電源電壓在24.3~24.4V間波動(dòng)。

      以上說明經(jīng)改制方案是安全有效的。

      4 故障確認(rèn)

      第2天和SCANIA瑞典工程師一起進(jìn)行相關(guān)測試,如圖11所示,還是在0031號(hào)車上,斷開車門控制器上二極管,證明異常開門信號(hào)是從車門控制器的8號(hào)腳輸出的。為進(jìn)一步確認(rèn),斷開車門控制器插件,只保留電源、搭鐵及開門輸出信號(hào),再次測試,門能夠異常打開,說明錯(cuò)誤開門信號(hào)是從該處輸出,而不是從其它引腳串入的。盡管如此,SCANIA瑞典技術(shù)人員同意這不是車門控制器本身問題,主要由于串接搭鐵方式造成搭鐵電阻和壓降過大,使得車門控制器工作異常。

      圖11 0031號(hào)車音響處電參數(shù)測試

      5 改善措施

      由于這種搭鐵方式不良,線束制作的不一致以及車門控制器性能不佳,蓄電池時(shí)有饋電,導(dǎo)致該故障發(fā)生及隱患存在,故對(duì)于后續(xù)改善措施如下。

      1)在用車,采用增加額外搭鐵線的方法。

      2)對(duì)于后續(xù)生產(chǎn)車輛,如果SCANIA仍堅(jiān)持保留此種搭鐵方式,需線束廠工藝進(jìn)行調(diào)整,對(duì)于音響、后視鏡加熱、車門等大功率或關(guān)鍵用電器進(jìn)行單獨(dú)搭鐵或所有串搭鐵線節(jié)點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行限制,如不超過3個(gè),且必須保證制作一致性。

      3)如SCANIA取消此種搭鐵方式,恢復(fù)到樹狀搭鐵方式,但在內(nèi)部實(shí)行超聲波焊接,并用雙層熱宿管進(jìn)行密封防護(hù)。此種接線方法的優(yōu)點(diǎn)在于:①減少導(dǎo)線用量,減少線束體積和質(zhì)量,節(jié)約材料成本;②降低線路阻抗,避免過熱;③機(jī)械性能更牢靠,提高電氣可靠性;④減少線束制作的工時(shí)。超聲波焊接內(nèi)聯(lián)樹狀結(jié)構(gòu)如圖12所示。

      圖12 超聲波焊接內(nèi)聯(lián)樹狀結(jié)構(gòu)

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