一种用于汽车人机开发和线束检测的综合装置

许志函+邵飞+姚圣达+张雯昕

摘要：

一种用于汽车开发和线束检测的综合装置，在有限的空间里可以同时实现汽车人机自动检测、整车线束功能的实车检测和性能的自动化检测。人机参数可以由驾驶员通过计算机组态软件中可视化设置进行根据自己的特点、爱好调整为自己满意的样式，这样，使得每个驾驶员无论是驾驶自己的车辆还是驾驶别人的车辆都能很快的适应车辆，而不会出现不习惯引发的交通事故。线束功能的检测则实现了实车的检测平台，满足了不同的车型以及不同的电器配置所需要的检测需求，使得你时每刻都能更加直观的了解你的爱车的内部情况，是否发生线束问题，导致某些车载电器发生故障从而不能驾驶，防范与未然。这种综合装置有利于我们更好的去驾驭汽车，满足了当今汽车发展的安全性，舒适性要求。

关键词：汽车人机工程;线束检测;自动化;PLC

1 前言：

汽车的安全性，舒适性，经济性是未来汽车发展的方向，自从第一辆汽车在德国诞生以来，汽车以难以想象的速度进行着发展，现已成为我们日常生活的不可或缺的物品，拉近了人与人之间的距离，使物质更好的进行交流。但是，汽车给我们带来便利的同时也带来了许许多多的事故，据不完全统计，每年全国发生交通事故至少三十万起，会有七八万的人死与事故中，这其中有一部分就是因为汽车的不舒适、不适应以及汽车的某先线路的损坏却没及时发现导致的。所以，对汽车的人机工程研发以及线束检测的研究将在未来汽车行业的发展中占据很大的市场。目前在汽车开发中对线束性能的检测需要昂贵的设备，可视化不好、操作不便利，而且存在者因车型或电器的配置不同而导致的线束功能实车检测无统一平台的局面。对于人机工程学的测试装置，现有的装置还不能对人机参数进行自动调节。此装置就是用于对汽车人机参数进行自动调节和线束系统的自动化检测的综合装置，将会给驾驶者带来极大的帮助。

2 汽车的人机参数自动调节

2.1 汽车人机工程

人机工程学是20世纪70年代初迅速发展起来的一门新兴学科，它从人的生理和心理出发，研究人-机-环境相互关系和相互作用的规律，并使人机系统工作效能达到最佳。在汽车车身设计运用人机工程学，就是以人为中心，研究车身设计如何适应人的需要，创造一个舒适的、操作轻便的、可靠的驾驶环境和乘坐环境，及设计一个最佳的人-车-环境系统。

2.2 存在的问题

汽车中存在的人机参数有仪表板、脚踏板，座椅、转向盘等等，虽然每一款车型的诞生之前都会花大量物力和财力在人机工程上面，已达到更好的驾驶环境和乘坐环境。但是，由于不同的驾驶者和乘坐者的具体生理和心理的不同，所设定的人机参数并不能满足每个人的要求，就会存在仪表板过于倾斜、发动机罩过于倾斜、转向盘太高、踏板太低、座椅太靠前等一系列问题。

2.3 解决问题

对于上面出现的问题，可以设计一个能通过手动调节已达到自己需求的装置。驾驶者通过调节不同参数的位置关系，已达到最适合的参数。如图2-1所示：

1）1为汽车仪表板，汽车仪表板反应的是汽车的运行状态，而且起着美化汽车内部环境的作用。但是如果汽车仪表板位置不好，会对驾驶者有着很大的干扰作用以及影响行车心情，我们通过连杆机构以及横向滑槽和纵向滑槽的来控制仪表板的位置参数，使仪表板在上下左右四个方位可以灵活的改变，但是一旦参数被确定，将会通过凹槽讲各个连杆给固定住，不会出现行车过程中仪表板自动改变的现象。

2）4为发动机罩，保护发动机的安全，不会被杂物损坏以及被雨水淋湿，但是发动机罩的倾斜程度很影响汽车的美观以及风阻系数的影响，我们给发动机罩加一个伸缩杆以及支点，这样发动机罩就可以在驾驶员的控制下改变倾斜角，更有利于驾驶和美观。

3）开过车的人都知道，离合器踏板、制动器踏板和油门踏板，控制好这三个踏板以及转向盘我们才能掌控好车。但是，由于每个人的身高不一样，同一辆车，个高的人也许能很轻松的踩着踏板，但是有些身高比较矮小的腿比较短的就会很吃力，必须借助调整汽车座椅，我学驾驶的时候就遇到这种情况，一起学车的一个女生就是，每次上车前都得把座椅调到最靠前的地方，换人时还得把它调回去，这种将座椅调到前方的方法，不仅不美观，使驾驶室很拥挤，而且影响着驾驶，并且转向盘离胸部很近，急刹车时对人的潜在危险很到。所以我们设计将调整座椅的方法改成座椅、转向盘和踏板一起协调的方法。踏板通过连杆机构，可以在横向滑槽和纵向滑槽的调节下，在上下左右四个方位进行调节，横向滑槽和纵向滑槽所能调节的极限都必须做过严密的计算，禁止出现调节过后踏板不能踩到底的情形。转向盘通过转角机构，可以调节倾斜度，而横向滑槽又可以控制转向盘的伸缩量，这样一来，可以满足所有驾驶者对转向盘的要求。座椅则是通过转角机构来调节座椅后背的倾斜度，满足广大驾驶者对座椅靠背的不同要求，座椅还可以通过横向滑槽在水平方向前后滑动，找到最适合的坐姿。

2.4 优化设计

上述对汽车人机参数的调节一部分在现实生活中都已实现，比如座椅调节倾斜度和前后伸缩，但为了追求便捷和高效，就好比汽车门窗玻璃一样，老式车采用的是机械式，通过手摇动车门内的摇柄来控制门窗玻璃的升降，现在改为电动式控制，我们是利用计算机控制，将这些参数通过计算机的上位软件设置。控制原理为每个调节机构都配有一个电动机，通过计算机控制电路电流的方向，来控制自己所需要的参数变化，已达到自己所需要的为止，利用位置传感器将自己设定的参数显示出来，如果不同的车型都装配有这种机构，那么就能很快的将自己所需要的参数在很短的时间进行设定。

3 线束性能的实车检测和自动化检测

3.1 线束的介绍

线束系统是汽车控制电路网络的主体，无论是高档豪华轿车还是普通汽车，线束的组成基本上都是由电线、连插件和包裹胶带组成，汽车电线是低压电线，与一般家用电线的区别在于家用电线是铜质单蕊电线，具有一定的硬度，而车用电线则是铜质多蕊电线，较软较细，所以将这些电线包裹在塑料绝缘管内，不易损坏。随着人们对汽车的舒适性，安全性，经济性，排放性的要求越来越高，汽车电子设备越来越多，线束越来越复杂，对线束的要求也越来越高。为了保证线束的可靠性和安全性，必须加快对线束检测系统的设计和研究。

3.2 线束性能的实车检测

线束性能的检测通常情况下有

1）导通性检测，即线束要求通路，不能出现断路的情况

2）线束阻抗的检测，阻抗要在要求的范围内，不能影响汽车电器的正常运行

3）接头在接插件上的结合牢固度检测

4）线束连接导线与接插件的连接电阻

由于导通性检测和线阻检测的意义和重要性比较大，而且也是我们可以通过实车条件检测的，其它两方面的检测则是汽车厂家生产方面要求的，我们无法检测，所以，本研究旨在研究导通性检测和线阻检测。导通性检测即是要求线束处在导通情况，不能出现断路，我们可以设计一个模拟实车检测环境，模拟实车通过夹具和机械连接布置各个电器件如图3-1所示，布置不同车型或不同配置所需要的电器件，将线束系统与电器件相连，通过蓄电池供电，电器盒控制线束模拟检测，检测每个电器件的电流，如果能测量出电流的大小，则说明导通性良好，线束不存在断路问题，如果电器件没有电流，则说明出现断路情况，电器件必定不能工作。

线阻检测是同时检测出通过的电流与电线的电压，通过欧姆定律计算出此段电线的线阻，如果线阻过大，会使通路的电流减小，将会影响电器件的准确工作。如果在所设定的范围值内，则说明线阻良好。

图3-1

19-右前大灯  20-发动机风扇  21-蓄电池  22-左前大灯  23-喇叭  24-电器盒  25-ABS  26-ECU  27-BCM  28-安全气囊  29-门锁电机  30-玻璃升降电机   31-轮速传感器  32-后尾灯  33-雷达探头  34-天窗  35-室内顶灯  36-雨刮  37-音响  38-空调  39-倒车雷达  40-点火开关  41-仪表  42-电动后视镜  46-性能检测台

3.3 线束系统的自动检测

线束功能的自动化检测会给检测过程带来极大的方便，我们可以设计一个线束系统自动检测台，如图3-2所示。自动检测台由上位机软件、电源控制模块、接插件、性能检测台，PLC控制装置等组成，分为显示，控制和操作三部分。通过灵活的接插件操作组件将线束与检测系统连接，检测系统由PLC控制，模拟实际电器的属性，并与线束系统和组态软件同步通讯。通过PLC灵活的设置各个电器件接插件属性，运行系统，检测结果可在组态软件的可视化界面上直观的显示。

3 结论

在有限的空间里，同时实现了汽车人机参数的可视化自动调

节、整车线束功能的实车检测和性能的自动化检测。采用夹具固定电器件对线束进行实车模拟测试，解决了不同车型线束检测无统一标准平台的局面。采用PLC模拟电器特性，同时与线束系统和组态软件通讯完成了对线束的性能检测。采用电脑实时控制的技术对人机参数进行可视化设置，得到了不同人机参数下的汽车内饰环境。故本发明能提供汽车人机开发所需要的直观体验环境，能够满足不同车型不同电器配置下的线束功能检测，能够准确得到不同线束的性能参数，具有一机多用、结构紧凑简单、综合成本低、可靠性好等优点。

[参考文献]

[1] 毛恩荣，张红，宋正河.车辆人机工程学.北京理工大学出版社，2007

[2] 严扬.人机工程学设计应用.中国轻工业出版社，1993

[3] 丁玉兰.人机工程学.北京理工大学出版社，2007

[4] 陈佳瑞.汽车构造.机械工业出版设，2009

[5] 付百学，胡胜海.汽车电子控制技术.机械工业出版社，2010

[6] 孙仁云，付百学.汽车电子与控制技术. 机械工业出版社，2006

（作者单位：安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232001）

3.2 线束性能的实车检测

线束性能的检测通常情况下有

1）导通性检测，即线束要求通路，不能出现断路的情况

2）线束阻抗的检测，阻抗要在要求的范围内，不能影响汽车电器的正常运行

3）接头在接插件上的结合牢固度检测

4）线束连接导线与接插件的连接电阻

由于导通性检测和线阻检测的意义和重要性比较大，而且也是我们可以通过实车条件检测的，其它两方面的检测则是汽车厂家生产方面要求的，我们无法检测，所以，本研究旨在研究导通性检测和线阻检测。导通性检测即是要求线束处在导通情况，不能出现断路，我们可以设计一个模拟实车检测环境，模拟实车通过夹具和机械连接布置各个电器件如图3-1所示，布置不同车型或不同配置所需要的电器件，将线束系统与电器件相连，通过蓄电池供电，电器盒控制线束模拟检测，检测每个电器件的电流，如果能测量出电流的大小，则说明导通性良好，线束不存在断路问题，如果电器件没有电流，则说明出现断路情况，电器件必定不能工作。

线阻检测是同时检测出通过的电流与电线的电压，通过欧姆定律计算出此段电线的线阻，如果线阻过大，会使通路的电流减小，将会影响电器件的准确工作。如果在所设定的范围值内，则说明线阻良好。

图3-1

19-右前大灯  20-发动机风扇  21-蓄电池  22-左前大灯  23-喇叭  24-电器盒  25-ABS  26-ECU  27-BCM  28-安全气囊  29-门锁电机  30-玻璃升降电机   31-轮速传感器  32-后尾灯  33-雷达探头  34-天窗  35-室内顶灯  36-雨刮  37-音响  38-空调  39-倒车雷达  40-点火开关  41-仪表  42-电动后视镜  46-性能检测台

3.3 线束系统的自动检测

线束功能的自动化检测会给检测过程带来极大的方便，我们可以设计一个线束系统自动检测台，如图3-2所示。自动检测台由上位机软件、电源控制模块、接插件、性能检测台，PLC控制装置等组成，分为显示，控制和操作三部分。通过灵活的接插件操作组件将线束与检测系统连接，检测系统由PLC控制，模拟实际电器的属性，并与线束系统和组态软件同步通讯。通过PLC灵活的设置各个电器件接插件属性，运行系统，检测结果可在组态软件的可视化界面上直观的显示。

3 结论

在有限的空间里，同时实现了汽车人机参数的可视化自动调

节、整车线束功能的实车检测和性能的自动化检测。采用夹具固定电器件对线束进行实车模拟测试，解决了不同车型线束检测无统一标准平台的局面。采用PLC模拟电器特性，同时与线束系统和组态软件通讯完成了对线束的性能检测。采用电脑实时控制的技术对人机参数进行可视化设置，得到了不同人机参数下的汽车内饰环境。故本发明能提供汽车人机开发所需要的直观体验环境，能够满足不同车型不同电器配置下的线束功能检测，能够准确得到不同线束的性能参数，具有一机多用、结构紧凑简单、综合成本低、可靠性好等优点。

[参考文献]

[1] 毛恩荣，张红，宋正河.车辆人机工程学.北京理工大学出版社，2007

[2] 严扬.人机工程学设计应用.中国轻工业出版社，1993

[3] 丁玉兰.人机工程学.北京理工大学出版社，2007

[4] 陈佳瑞.汽车构造.机械工业出版设，2009

[5] 付百学，胡胜海.汽车电子控制技术.机械工业出版社，2010

[6] 孙仁云，付百学.汽车电子与控制技术. 机械工业出版社，2006

（作者单位：安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232001）

3.2 线束性能的实车检测

线束性能的检测通常情况下有

1）导通性检测，即线束要求通路，不能出现断路的情况

2）线束阻抗的检测，阻抗要在要求的范围内，不能影响汽车电器的正常运行

3）接头在接插件上的结合牢固度检测

4）线束连接导线与接插件的连接电阻

由于导通性检测和线阻检测的意义和重要性比较大，而且也是我们可以通过实车条件检测的，其它两方面的检测则是汽车厂家生产方面要求的，我们无法检测，所以，本研究旨在研究导通性检测和线阻检测。导通性检测即是要求线束处在导通情况，不能出现断路，我们可以设计一个模拟实车检测环境，模拟实车通过夹具和机械连接布置各个电器件如图3-1所示，布置不同车型或不同配置所需要的电器件，将线束系统与电器件相连，通过蓄电池供电，电器盒控制线束模拟检测，检测每个电器件的电流，如果能测量出电流的大小，则说明导通性良好，线束不存在断路问题，如果电器件没有电流，则说明出现断路情况，电器件必定不能工作。

线阻检测是同时检测出通过的电流与电线的电压，通过欧姆定律计算出此段电线的线阻，如果线阻过大，会使通路的电流减小，将会影响电器件的准确工作。如果在所设定的范围值内，则说明线阻良好。

图3-1

19-右前大灯  20-发动机风扇  21-蓄电池  22-左前大灯  23-喇叭  24-电器盒  25-ABS  26-ECU  27-BCM  28-安全气囊  29-门锁电机  30-玻璃升降电机   31-轮速传感器  32-后尾灯  33-雷达探头  34-天窗  35-室内顶灯  36-雨刮  37-音响  38-空调  39-倒车雷达  40-点火开关  41-仪表  42-电动后视镜  46-性能检测台

3.3 线束系统的自动检测

线束功能的自动化检测会给检测过程带来极大的方便，我们可以设计一个线束系统自动检测台，如图3-2所示。自动检测台由上位机软件、电源控制模块、接插件、性能检测台，PLC控制装置等组成，分为显示，控制和操作三部分。通过灵活的接插件操作组件将线束与检测系统连接，检测系统由PLC控制，模拟实际电器的属性，并与线束系统和组态软件同步通讯。通过PLC灵活的设置各个电器件接插件属性，运行系统，检测结果可在组态软件的可视化界面上直观的显示。

3 结论

在有限的空间里，同时实现了汽车人机参数的可视化自动调

节、整车线束功能的实车检测和性能的自动化检测。采用夹具固定电器件对线束进行实车模拟测试，解决了不同车型线束检测无统一标准平台的局面。采用PLC模拟电器特性，同时与线束系统和组态软件通讯完成了对线束的性能检测。采用电脑实时控制的技术对人机参数进行可视化设置，得到了不同人机参数下的汽车内饰环境。故本发明能提供汽车人机开发所需要的直观体验环境，能够满足不同车型不同电器配置下的线束功能检测，能够准确得到不同线束的性能参数，具有一机多用、结构紧凑简单、综合成本低、可靠性好等优点。

[参考文献]

[1] 毛恩荣，张红，宋正河.车辆人机工程学.北京理工大学出版社，2007

[2] 严扬.人机工程学设计应用.中国轻工业出版社，1993

[3] 丁玉兰.人机工程学.北京理工大学出版社，2007

[4] 陈佳瑞.汽车构造.机械工业出版设，2009

[5] 付百学，胡胜海.汽车电子控制技术.机械工业出版社，2010

[6] 孙仁云，付百学.汽车电子与控制技术. 机械工业出版社，2006

（作者单位：安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232001）