汽车电器可靠性试验监控系统的研究开发

　　1 引言

　　由于路面激励和发动机振动这两大激励源的存在，汽车电器与电子系统故障占整车故障的比例极高，且呈逐年增加的趋势。在试验室内对车辆及其零部件进行道路模拟振动试验被认为是加速产品开发、提高产品质量的有效手段。传统的试验过程多采用人工值守，对相关数据进行纪录。这种方式存在以下问题:

　　1. 试验环境恶劣，常伴有噪声、湿热等因素;

　　2. 时间长，值守人员的工作负荷大;

　　3. 人工记录数据，缺乏完整性和一致性;

　　4. 故障现象不具有可溯性，无法为故障分析提供充分的依据;

　　这些不足之处在很大程度上影响了试验的有效性，无法对试验结果进行深入的分析。由于汽车电器系统自身控制原理复杂，包含的元器件数量种类繁多，结构形式多样，借助自动化测试设备对整车电器系统进行试验过程的实时监控尚不具备通行的有效方法。本文着重论述了一种应用于“汽车电器系统可靠性试验台”的适用于整车电器系统试验监控及故障诊断的测试系统的构建方法。

　　2 监控系统工作原理

　　汽车电器可靠性试验台借助辅助试验设备施加电应力和振动应力，使台架上的汽车电器系统模拟汽车道路试验的实际工况进行试验。“汽车电器系统可靠性试验实时监控系统”以电路内的可及节点作为监控点，借助数据采集设备对各用电器回路内电压、电流、频率等信号进行跟踪测量和记录;通过应用软件对单元数据进行实时的处理分析，及时发现故障，实现声光电报警，并对典型故障的类型和位置做出诊断。

　　2.1 系统基本设计构想

　　由于被试系统自身的复杂性，监控系统在设计上采用了基于“UUT(Unit Under TEST)分类”的系统规划方式，如图1 所示。针对UUT 类型展开系统的硬件和软件设计。采用这种方法的原因在于：

　　1. 汽车电器系统的常规用电设备采用的是并联方式，以每一用电器回路作为一个试验单元UUT，则整个被试系统即可作为一个由多个UUT 并行试验的电路网络系统;

　　2. 汽车某些电器设备在其工作模式及故障形式上多具有共性，结合其自身特性及相关标准要求可将全部UUT 单元划分为灯具、电机、仪表等几种典型分类;

　　3. 针对UUT 分类展开设计而非针对单个UUT，可以减小系统复杂度，提高通用性。

图1：系统基本设计构想

　　2.2 参数测量的实现

　　在进行可靠性试验时，要对被试系统各用电器进行全面的监控和准确的故障诊断，其前是：第一，能够从系统中获得足够多的可及测试节点但不能破坏被试系统完好性;第二，信号I/O 接口必须连接可靠，能够耐受高强度试验应力而不先于被试系统发生故障。按UUT 类型确定待测信号和采样节点，并以汽车电器实际使用的连接器作为信号输出接口，设计采样连接器接入电路可获取监控所需的信号。图2 说明了某一阻性电器单元的采样方法。原状态下汽车用电器单元Rx 直接与汽车电线束连接形成工作回路，其正负极回路电阻分别为r1、r2，阻值未知;试验时将包含图示电路的“采样连接器”接入，便可在不影响原电路工作的情况下获得电路状态参数。