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线束工程师如何处理汽车电器故障

时间:2019-12-02 10:51:17来源:未知浏览次数:

  如何在样车试制阶段可以快速且有效地解决整车电路方面的故障, 是对线束工程师的基本工作要求, 也是线束工程师专业能力的最高要求。本文总结笔者多年来的从业经验, 针对样车阶段的故障和问题解决提供了思路。

  汽车线束作为整车的神经网络, 连接着整车电源、开关、用电器和电子设备等所有电器部件, 为这些用电器供给电源并支撑着其信号的传输。

  样车设计阶段整车电路的故障模式与量产后的故障模式有着明显的区别。量产后的汽车电路故障主要有短路、断路、整车电器设备故障等。但在样车设计阶段, 整车电器部件和线束系统均还达不到完善的设计状态, 故障现象也不是简单的短路、断路、损坏等, 而会出现很多系统功能紊乱、系统失效、关联系统不稳定等现象, 因此很多时候故障的问题点无法简单而准确地区分出来。

  如何快速有效地解决在样车阶段出现的问题,是每一个线束工程师都面临的问题。

  1 故障的出现及确认

  1) 常见电路故障有: 断路、短路、接触不良(虚接和不对配)、电器设备故障、设计原理错误(原理错误或熔断丝及线径设计不匹配)、线束制作错误、装配不当引起的故障。

  2) 快速锁定故障点, 对线束工程师有一定的基础知识储备要求, 线束工程师要对整车用电器的工作原理及常见故障有一个概念性的理解, 对于常见或简单的故障现象, 可明显判断故障的原因或引起方位。如仪表上的每个故障灯代表哪个系统存在故障, 系统失效的初步表现是什么, 可以帮助线束工程师快速锁定故障系统。

  2 查找整车电路故障的方法

  2.1 仔细观察多动手

  遇见整车电器有故障时, 不要着急推测故障点, 先要仔细观察, 查看故障系统熔断丝是否熔断, 查看整车用电部件或线路的安装有无异常, 或相关系统部件有无损坏。对于确定存在故障的系统或零部件, 要多次进行测量和功能测试, 准确判断出有哪些周边环境及操作环境等相关因素与故障的产生存在关系。

  有一些故障现象的存在, 是由于部件插接件插接不牢靠、插接件对接不稳定或是搭铁螺栓安装松动等。因此, 通过仔细观察线束和周边零部件的安装及固定, 可以解决一部分故障现象的存在。

  对于间歇性故障, 通常在测量时, 故障可能暂时不存在, 这对于我们分析和判断故障原因比较困难。这时, 我们可以采用“摇晃测试法”, 其做法是, 抓住线束的某个部分用力晃动几下, 检测故障是否重现。

  特别需要注意的是, 在进行拆卸蓄电池时, 应先拆下负极接线; 装上蓄电池时, 则应最后连接负极接线。拆下或装上蓄电池时, 应确保点火开关和其他开关都已断开, 否则会导致半导体元器件的损坏。同样, 拆卸和安装元器件时, 应切断电源。

  2.2 相关产品替换测试

  对于一个产品, 想要很快地将其排除在故障原因之外, 最快的一个方法就是将这个产品更换到另一个无故障的车上, 更换之后仍无故障; 或者将另外一台无故障车辆的此件更换到此车上, 故障现象仍存在。此两种方式均可排除此产品引起的系统故障。

  用规格相同、性能良好的电器设备去替换有故障嫌疑的电器设备来进行比较和判断故障的方法,可以快速排除被怀疑电器设备的原因。对于难以诊断且故障涉及面大的故障(如行车控制单元), 可利用换件对比的方法以确定或缩小故障范围。

  在某电动汽车的装配过程中, 调试人员发现整个空调系统都不工作, 因空调系统需要采集的信号较多、电路和逻辑较复杂, 逐条排查比较困难, 所以决定首先对空调系统管理模块进行更换, 幸运的是更换后故障消失。事后找供应商进行故障分析,找到故障原因, 为上一个错误软件版本的空调系统管理模块在供货时混入。这种情况, 如果对空调系统的电路逐条排查, 就会浪费大量时间, 结果还会发现所有回路及相关部件都是正确和完好的。

  2.3 活学活用巧模拟

  对于故障排查, 一个好的方法就是通过外界操作给予故障系统实际需要的电压或者信号, 模拟整车用电器实际的工作逻辑。如使用导线单独给故障系统提供电源、搭铁、高/ 低电位等, 或者使用CAN-oe模拟发出系统需要的通信信号, 这样可以判断系统出现故障的原因: 是零部件没有接收到所需要的信号输入, 还是零部件的输出部分存在故障。

  测试时使用可见测试工具(如试灯或万用表)替换受控零部件, 可以在进行系统操作时实时监控零部件是否得到所需电流或信号。

  在某电动车型的一次调试中发现, 空调压缩机不工作, 因为空调电动压缩机是新选型的一个部件, 对于产品状态尚不确定, 因此工程师决定最先从电动压缩机进行排查。确定了电动压缩机需要的电源和搭铁信号都正常后, 现场用CAN-oe模拟空调管理模块给压缩机发送CAN转速信号, 结果电动压缩机无动作, 因此基本可确定电动压缩机存在故障。更换电动压缩机自带控制器后进行测试, 故障消失。

  2.4 多系统求交叉

  一般情况不会出现多个系统同时故障, 如果多个系统或多个部件存在故障或异常, 正常的理解就是, 这几个系统或部件公用的部分出现了故障。想找到故障点, 首先就要从整车原理图或线束结构图上去分析, 公用部分的排查便是当务之急。

  图1为制动灯系统的基本原理图。当5个制动灯(含左侧A / B灯、右侧A / B灯、高位制动灯) 均不能正常工作的情况下, 首先就要从原理上分析这5个制动灯的公用部分, 熔断丝、继电器、制动灯开关、搭铁以及结点A之前的相关线束。当然, 在车辆试制的前期也会出现一辆车的多个系统故障, 如果在原理上分析不到相关故障系统之间存在的联系, 从一个简单系统开始排查也是不错的做法, 可能在无意中就会发现或者解决了复杂系统的故障。

  2.5 巧用整车诊断工具

  现代汽车的电子控制系统一般具有自诊断功能, 零部件在系统出现故障时会将自我诊断到的常见故障以故障代码形式存储在零部件内, 维修人员将诊断仪通过车上的OBD接口连接在整车上, 诊断口一般都布置在室内靠近驾驶员腿部比较容易观察和插接的地方。诊断仪可以按照与零部件约定的通信逻辑来读取零部件存储的故障信息, 并使用简单易懂的文字进行说明, 帮助维修人员排除简单的故障。

  在某车型的试制过程中, 车辆装配完成后, 需要进行制动系统手动加注制动油, 但经过多次操作均无法加注成功, 操作无法继续。使用诊断仪实时读取ESP相关数据流, 诊断仪显示右后轮速为1 874km / h (无效车速默认值), 故障码显示“右后轮速传感器开路/ 短路”。经过检查线束, 顺利找到故障点, 原因是右后轮速传感器与地板线束未正确连接导致。

  除了诊断仪, 线束工程师常用的工具应该还包括CAN-oe、试灯、万用表、导通器等, 使用这些常用工具可以灵活分析和模拟整车所需的信号, 帮助线束工程师更快速地分析和解决整车电路方面的故障。

  2.6 整车原理系心中

  对于故障模式的原因分析, 从系统原理上分析才是解决问题的基本思路, 在发现整车用电器工作不正常时, 作为一个设计者, 脑海中应该立即浮现出相关系统的电路原理图, 第一时间从原理上分析系统故障发生的原因才是一个设计者应有的思路。

  图2为某车型散热风扇系统的原理图。当散热风扇出现故障时, 典型的分析顺序为:①检查熔断丝是否烧蚀;②检测继电器是否吸合;③如果继电器未吸合, 更换继电器后确认故障是否消除;④如果更换正常继电器后仍未吸合, 检测继电器线圈的电源是否供给;⑤测量继电器线圈的搭铁是否断开;⑥如果继电器已吸合, 测量到风扇电机电压信号, 则测量风扇的搭铁是否正常;⑦如果风扇电机两端的电源和搭铁信号都正常, 则为风扇故障, 更换水箱风扇电机。

  每个项目的整车原理及部件原理、系统工作逻辑、零部件接口定义这些相关技术资料要随时可查。对于常见的故障, 从熔断丝、继电器、开关、搭铁等系统原理上逐步进行分析, 就可以查找到故障的部位。

  2.7 分段检测化整为零

  分段检测可谓是排查问题时最常见、最基本的方法。对于整车原理正确且可以排除零部件原因引起的故障, 在部件端测量不到其需要的电源或所需信号类型时, 线束分段检测可以快速地将问题锁定在某一段线束总成中, 对故障的消除或维修节省很多时间。

  比如在某车的小批装车过程中, 发现室内顶灯不工作, 通过原理分析室内灯的电源和搭铁都从BCM输出, 依次通过仪表板电线束、地板电线束、顶棚电线束后与顶灯对接, 经过替换法可以排除BCM和室内灯的故障, 因此故障就集中在线束上。

  将各线束断开后分段进行测量, 测出地板线束与顶棚线束对接的回路不能按照设计图纸正确导通。经过仔细观察, 发现BCM输出以控制顶灯的2个回路端子在地板线束上错位, 将2个回路端子手动维修后故障消除。

  2.8 不确定多对比

  对比法可以适用于维修及设计等很多工作场合, 通常情况下, 查看已知正常车辆参数的方法是最优的, 没有其他方法可以替代。只有知道什么是正常的参数, 才能分辨出什么是有问题的参数。对于维修经验较少的工程师来说, 不能确定测量到的参数是否正确时, 只需要在正常车辆上用相同方法测量并对比, 即可知道参数是否正常。

  在某车型无法正常起动的故障排查中发现, 整车CAN线与搭铁之间存在一定的电压, 但CAN-H与CAN-L之间的终端电阻测量为正确值60 Ω, 使用CAN通信的部件也工作正常。对于CAN线传输比较陌生的同事, 只好通过对比法来确定CAN线是否存在故障, 在能够正常工作的相同车型上进行测量,得到一样的测量结果, 因此就将CAN线引起故障的原因排除。后来经过学习才知道原来CAN线是通过差分法来进行信号传输的。

  2.9 疑难问题综合测量

  一般常见问题的排除比较容易, 但偶尔也会出现一些疑难杂症, 这种情况就需要综合运用所学的方法综合排查, 系统地分析故障的原因。有的情况下单独测量电器部件时是正常的, 单独测量线路也是正常的, 但当所有部件结合在一起后, 系统就出现了故障。此时就需要将所有部件完整装配后在线

  进行测量, 找出异常点, 再分析故障。如在某车型的可靠性路试中, 发现整车前照灯故障, 左/ 右前照灯均不能点亮, 但是组合仪表上的远近光指示灯可以正常显示。经过原理分析, 前照灯的工作逻辑为: 通过用户操作灯光开关, 将硬线信号传输给BCM, BCM转化为CAN信号发送给LCM (灯光控制器) 及组合仪表, LCM将接入的电源输出到前照灯, 故障时具体的排查顺序见图3。

  在此案例中的车辆现场排查的结果为, 在LCM插接件可以测量到电源和搭铁正常, 也可接收到灯光控制信号, 但LCM无输出, 因此故障锁定在LCM上, 但更换LCM后, 故障未消失。使用整车故障诊断仪读取LCM故障码, 显示“近光灯对搭铁短路/断路”。经过综合测量, 找到故障原因并进行临时维修, 如图4所示。

 

  3 解决问题的方法

  1) 更换故障零部件对于零部件损坏引起的系统故障, 解决方法比较简单, 只需将损坏零部件更换即可。

  2) 线束现场维修针对线束引起的故障, 由于线束产品的特殊性, 更换整套线束的可行性较低, 一般情况需要现场进行维修, 比如线束破损包扎、更换线束端子、调整端子位置、更换插接件、重新调整走向等, 这也就需要线束工程师有很强的动手能力。

  3) 异常现象临时解决也有出现特殊情况的时候, 线束内部出现异常短路或破损, 因为线束本身是成束包扎在一起, 同时也装配在整车上, 因此即使查找到了是哪一根线路存在故障, 也不一定能够将这一根导线单独进行维修, 这就需要重新单独引一条线路, 来替代损坏的这一条回路。

  线束维修时一定要注意的是, 需保证手动维修后的线束具备一定的可靠性和良好的保护。

  4 所需工具及物料

  1) 方便顺手的常用工具合格的线束工程师,想要快速解决样车阶段工作中遇见的问题, 常用的扳手、套筒、螺丝刀、剥线钳等工具都是日常必备的。有了这些工具, 在遇见问题时, 才能快速进行相关测量或维修。

  2) 包中常备改制物料任何一个负责现场的线束工程师, 在工厂、研究院、试制车间等现场进行维修时, 都需要携带导线、PVC胶带等改制所必需物料, 以便在维修时及时进行拆分、改制和重新装配。

  3) 临时物料及时准备对于线束原因引起的故障, 如线束插接件或端子的损坏及错误, 需要及时对相关物料进行更换。

  由于插接件和端子在整车线束中使用种类较多, 线束工程师无法在常备物料中全部准备, 因此很多时候需要及时补充。

 

  5 总结

  问题千变万化, 方法多种多样, 需要具体问题具体分析。只有通过对相关系统知识的不断积累和灵活运用, 才能做到遇见问题时信手拈来, 快速有效地解决相关电器问题。

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