汽车仪表板电气检测原理分析与应用

茹孟荣

（长城汽车股份有限公司技术中心 河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

随着汽车仪表板电器部件的功能配置日益丰富，功能变得多样化，仪表板电气系统变得越来越复杂，在仪表板分装线中需要连接的线束端子也越来越多，在流水线作业枯燥无味，且生产节拍不断加快，多车型仪表板混线生产情况下电器模块错装及线束插头装配漏装问题频发，造成车辆电气功能失效无法完成交车。不但增加了车辆仪表板总成拆卸返修成本，加大了公司品质检查压力，而且严重影响整车厂产品品质和生产效率，因此，为及时避免仪表板问题装到车身上造成一系列影响，特开发了汽车仪表板电气检测设备。

1 汽车仪表板电气系统介绍

汽车仪表板 （instrument panel）是驾驶室中安装各种指示仪表和点火开关等的一个总成。仪表板总成好似一扇窗户，随时反映车辆内部机器的运行状态。同时它又是部分设备的控制中心和被装饰的对象，是驾驶室内最引人注目的部件。

汽车仪表板作为人机交互的媒介，集成电器部件也越来越多。仪表板是整车的配电中心、CAN网络的中枢，供电包括:BAT（常电）、IG1（仪表）、IG2（空调）、ACC （多媒体）、节电继电器 （氛围灯、杂物箱灯）、DC／DC（网关、多媒体）。 CAN包括AD_CAN （仪表）、CF_CAN （空调、多媒体）。随着汽车电器元件功能日益强大，电器模块化控制在各大车型已得到普遍应用，各电器元件采用独立ECU模块电控单元进行控制，这样汽车电器控制也日益复杂，除了给各个电器模块供电的继电器、电源线缆，还有布置用于各个模块通讯控制的CAN线、LIN线、网关等通讯网络。汽车仪表板电器部件一般包括：熔断丝盒、组合仪表、时钟弹簧、转向柱、灯光和雨刮组合开关、网关、多媒体、中央控制开关、空调控制器、鼓风机、一键启动 PEPS、TBOX模块、安全气囊、阳光传感器、氛围灯、杂物箱照明灯等。而仪表板电气检测设备就是对这些电器部件线束连接品质做出检测。

2 仪表板电气检测设备工作原理

仪表板电气检测，实现对仪表系统中开关元件及其线束连接的功能测试，通过对输出信号或电流检测的方式，实现检测功能，保证仪表在与车身合装前所有电子电器元件及其线束连接的状态完好。

1）对仪表板电气部件连接的线束漏装检查

图1为仪表板电气检测设备。仪表板电检台，向“仪表板总成”提供电源，发送CAN和LIN报文，检测各个部件依次工作的电流，从而判断线束连接的可靠性、是否漏装。对于电源故障、CAN、LIN通讯不畅，能及时发现维修，避免问题流出。

仪表电气检测方法一般分为外观检测和信号检测两种：①外观检测是设备给仪表板提供启动电源及相应启动报文信息，启动仪表板工作，检测员目视电器部件是否点亮或动作来实现判断。②信号检测就是电器部件上电后自动向网关发送的报文，设备收到报文后，就确认该部件连接好，这个需要部件具备上电汇报功能。组合仪表、多媒体多数具备这个功能。

图1 仪表板电器检测设备

仪表板电气检测设备布置在仪表分装生产线末端，设备通过线缆与仪表板外接线束插头连接，模拟整车仪表板工作状态，设备给仪表板提供启动电源及相应启动报文信息，启动仪表板工作，通过仪表板工作后外观显示情况和仪表板电器部件反馈的报文信息，从而判断仪表板内部电器部件连接的线束连接完好性，发现装配缺陷。仪表板电检能测量每个部件的加载电流，以及CAN、LIN通讯的完好性。

仪表板电气检测设备，就是让仪表板上的电器部件和传感器工作，判断仪表板电器部件的连接是否良好，是通过供电的电流和CAN通讯。有两种方法：一是给电器部件加电，二是发软件指令CAN报文。仪表板氛围灯、杂物箱灯，由节电继电器控制，加电即可点亮。仪表板组合仪表、空调、转向柱锁，需要发CAN报文指令，发送启动信号，同时给电器部件上电让其工作。另外就是接收部件的上线报文，这个需要部件具备上电汇报功能。

现以仪表板左转向灯控制过程和车速表检验过程为例，简单说明电器控制原理。组合仪表电气检测如图2所示。①驾驶员操作仪表组合开关进行左转向，左转向信号传递到与之连接的车身控制器，车身控制器发送点亮报文通过CAN网络传递到仪表控制器，仪表控制器控制左转向灯点亮。②车速表检验：仪表板车速仪表指针需要CAN报文驱动，设备通过CAN发送ID 275 DATA 05 00 00 00 00 00 00 00，实现系统启动；接着设备通过AD-CAN向仪表模块发送：SPEED ID:260 DATA 00 18 00 00 00 00 00 00，即仪表车速偏转至120 km／h位置。

图2 组合仪表电气检测

2）仪表板电器部件漏装检验

仪表板在装配时，操作者通过扫描枪读取组合仪表、空调控制器、多媒体、PEPS的软硬件版本号，通过与VIN码对应的仪表配置信息进行比对，自动判断部件的错装。当出现异常时，系统报警进行提示，有效避免了错漏装问题发生。同时设备留存每种车型安装信息，以便后期进行追溯。

3 设备开发过程问题及解决方案

1）问题1：无法给仪表板电气部件供电检测。仪表板在生产线上安装完毕后，由于PEPS系统未进行钥匙匹配作业，而仪表板上电器元件启动电源均受PEPS系统控制，因而无法实现仪表板电器部件启动。

解决方案：①在仪表板电气检测工位放置一把未匹配汽车钥匙，在钥匙作业下PEPS处于开启状态，从而实现对仪表板电器部件启动检测。②获取PEPS允许启动报文 （例如 CAN ID 285；03 00 00 00 00 00 00 00），设备向仪表板CAN网络进行发送，代替PEPS发system mode on报文，替代PEPS将整车点火处于开启状态，此时仪表板电检设备发送电器部件启动报文 （例：数据场：00 50 00 00 00 00 00 00；周期：100 ms——打开空调），在设备提供电源前提下，仪表板空调风机启动。

2）问题2：仪表板电检关键问题为电检时需要连接线束插接件过多，很难满足生产线运行的时间节拍。由于电检设备要兼顾多个车型，车型的接口又不统一，故而出现每个车型需要独立的线束。每个车型需要3~5个接头，因而从电检台输出的插头多达15~20个。

解决方案：造成仪表板电气检测设备连接插头数量多的原因，是仪表线束图设计时没有考虑仪表板电器检测，各个车型仪表电器线路走向存在差异，各个车型接口又不统一，而且设备不能从OBD诊断接口发报文给仪表、空调、多媒体，因此仪表板电检时需要连接的插接件较多。线束设计的平台化对仪表电气检测事关重要。建议整车厂对CAN总线的每个节点进行统一规划要求，在上电后自动向网关发报文，这样整车就知道每个部件的工作状态，电检设备依据各个设备的上传报文，自动判断部件的联通以及产品的序列号、版本号。同时线束设计考虑仪表板在分装状态下，电气检测设备可以满足从OBD诊断接口发报文给仪表、空调、氛围灯、多媒体。

3）问题3：各个生产车型电器部件连接的对接插头的Pin定义不统一和Pin定义冲突，导致各个车型插头区分无法实现兼容，且存在误插其他车型导致线路短路烧毁仪表板风险。

例如：车型1的CAN是顶棚的19／20，车型2的CAN是顶棚的17／18，车型3的CAN是顶棚的11／12，Pin定义不统一；且车型1和车型2的车载诊断口的输出定义 （图3）和终端电阻不一样。

解决方案：检测设备内部采用3个双路继电器切换。不同车型的IG1IG2ACCDC节电，用继电器选择。当用户误插时，设备监控输出电流，超过阈值，自动关闭，蜂鸣器报警，提醒用户。

图3 车型1与车型2插头定义不统一

4 车辆线束设计平台化建议

仪表板连接的线束插头Pin定义互相冲突，这个问题不解决，后期积累的隐患就越大。线束的平台化、规范化，改进的成本不大且效益显著，对车型开发及后期维护起到良好的作用。

1）针对仪表板线束原理规划设计，既要面对当前的配置应用，又要兼顾未来发展。线束插头分主次。电源、CAN、制动、机油压力低等，放到主插头上。辅助插头放LIN、次要的开关量、车载网络信号 （不影响安全的娱乐系统）。今后车型简化和升级，直接取消辅助插头，主插头不需要变动。

2）各电气模块上线汇报统一规划。对于车身电子 （汽车上必不可少的电器部件），上电后，向总线发报文，这样整车就知道这个部件的工作状态，避免等到要使用这个电器件，才发现部件已出现问题。对于车载电子，可以向辅助网络汇报。

3）建立线束设计的刚性约束。约束分为器件约束和电气约束。整车必须采用某个大品牌的部件，大品牌已经国际化，部件的接口定义已经固化，整车线束设计要适应部件的插头型号和针脚定义，就是器件的刚性约束。电气约束是主机厂的平台化。主机厂固定各个车型的统一性原则，比如输往顶棚的1号线是常电BAT，2号线是点火IGN，3号线是预留反馈captive，4号线是车身搭铁Vehicle Ground，5号线是模拟搭铁Analogue Ground。线束工程师、电气工程师只能在这些约束的基础上增添功能，可以增减Pin脚，绝对避免电源和信号类型冲突。

5 结束语

1）仪表板电气检测设备可以及时检测出仪表电器模块错装及线束插头装配错插漏插问题并进行记录和提示，避免问题流入下一工序，从而保证仪表板电气系统装配品质和生产效率。

2）仪表板电气检测设备开发过程中最关键问题为电检时需要连接线束插接件过多，很难满足生产线运行的时间节拍。各个车型仪表电器部件线路走向存在差异，且线束插接件接口又不统一，电器部件连接的对接插头的Pin定义不统一和Pin定义冲突，是电检设备的检测线束连接插接件过多，很难满足生产线运行的时间节拍的主要原因。因此，各车型线束设计平台化工作是仪表电气检测设备开发的关键和前提。