汽车电器可靠性试验监控系统的研究开发

汽车电器可靠性试验监控系统的研究开发

石林琳

北汽福田汽车股份有限公司佛山汽车厂 广东 佛山 528000

摘 要：随着我国科学技术的不断发展，汽车领域的新技术正逐渐应用到电器可靠性试验监控系统中，为行业发展提供了广阔的发展前景。汽车在当前时代是人们日常生活及出行的重要代步工具，其安全性关系着人们的生命财产安全，因此汽车质量必须进一步提高，且在此基础上对汽车领域提出了更高的要求。本文对汽车电器可靠性试验监控系统进行研究，并针对当前现状提出了具体的开发策略，仅供参考。

关键词：汽车电器；可靠性试验；监控系统

前 言：

科技的进步提高了群众的生活质量，使得人们对日常生活物品的需求也不在不断提高。现如今，汽车作为主要的代步工具其质量受到了广泛的关注，汽车电器是汽车中的重要组合部分，使得可靠性试验监控系统变得格外重要。因此，需要对汽车电器可靠性试验监控系统进行详细的分析与研究，以此减少汽车使用中汽车电器出现隐患和问题的概率，不断提高汽车的性能，使其能够推动我国汽车行业的发展。本人从2005年9月份起直到目前在北汽福田汽车股份有限公司佛山汽车厂工作，一直担任电子电器所高级经理岗位，主要负责皮卡整车电器系统开发工作，下面将对汽车电器可靠性试验监控系统的研究开发进行阐述。

1. 汽车电器可靠性试验监控系统的工作原理

汽车电器可靠性试验需要进行模拟实验，以电路内的可及节点作为监控点，对车内数据进行跟踪测量和记录，并判断出故障类型和故障位置，以此及时做出诊断。

（一）系统基本设计构想

被试系统较为复杂性，因此汽车电器可靠性试验监控系统需要采用UUT的规划方式进行软件设计，具体如以下几点。

1. 汽车电器以并联方式为主，且电器回路可以作为独立的试验单元，系统可由多个 UUT 组成。

2. 汽车电器设备的工作模式有着一定的共性，因此故障也具有一定的共性，在故障检测中可以对其进行分类^[1]。

3. 针对 UUT可以减小系统复杂度，提高故障试验监控系统的可靠性。

（二）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，参数测量的实现需要包含以下几点:

1. 从系统中获得大量的测试节点，但注意不可毁坏系统或改变系统。

2. 高强度试验应力的信号I/O接口必须能够耐受检测，且必须保障连接的可靠性，以免系统发生故障。

（3）连接器接入需要以汽车电器实际使用为基础，电路按UUT类型布设采样节点，将连接器作为信号输出接口^[2]。

二、汽车电器可靠性试验监控系统的发展

随着科学技术的飞速发展，当前汽车电器设计愈发复杂，因此对相关实验检测要求也随之提高。汽车电器的可靠性需要满足预期效果，20世纪80年代，我国以汽车的原理为出发点，在科技的推动下进行可靠性研究工作，并在此基础上建立试验室，取得了大量宝贵的试验数据，对汽车电器的发展有着推动性作用。同年我国成立了汽车电器产品可靠性研究会，使车用电器在应用中的可靠性进一步提高，如当前我国汽车公司以可靠性为重点研究对象，使汽车的整体功能性进一步提高，为我国汽车领域的发展提供弄了推动力^[3]。

三、汽车电器可靠性试验监控系统的工作原理

（一）汽车电器系统可靠性试验系统的概述

汽车电器系统由上百个单元及部件组成，系统中存在大量的串、并连等连接性环节，且控制内容较为复杂，按照我国标准规定，汽车电器可靠性试验检测主要包括以下几点。

（1）将单个部件以UUT的形式进行考核，最终得到特定关系。

（2）以部件性能代替其工作性能，试验数据需要通过对比不断修正，以此反映出真实数据。

3. 试验完成后进行人工离线测定，以此反映损坏发生的具体过程^[4]。

2. 汽车电器系统可靠性试验系统的目的

系统的开发需要借助专用检测设备，从系统层面上去评价被试对象，以此使结果更具有说服力，并在此基础上节约开发成本开，汽车电器系统可靠性试验系统具有以下特征：

1. 以整车电器系统作为研究对象：从系统层面上对被试对象进行评价，这样的评价不仅符合实际检测要求，且对新产品开发更有指导意义。

2. 道路模拟试验的激励源：借助试验进行道路模拟试验，将电器的实际工作情况还原。

3. 加速寿命试验和可靠性评价：以采集的相关数据作为检测的原始信号，利用疲劳损伤理论达到试验的目的，以此对整车电器系统进行可靠性评价。

4. 试验条件为带电工作加上振动激励：要求被试对象在正常工作状态，避免了单一因素检测存在的弊端。

5. 计算机实时监控及故障报警：电器系统各节点的物理参数需要进行故障诊断，并判断故障类型，以此减轻实验负担。

2. 汽车电器系统可靠性试验系统的原理

汽车电器可靠性试验系统需要通过试验采集响应信号，并在此基础上对处在工况条件下的电器系统进行诊断，以此实现故障自动报警。控制系统通过计算得出驱动信号，随后反馈给振动控制器，以此与汽车电器实际应用效果达到一致，主要包括控制方法和激励信号。在实际应用中，控制系统可以采用LTH控制模块，输入信号为时域信号，运算法则是闭环控制运算法则，在试验过程中不断更新，进而提高检测时的精确度

^[5]。

2. 汽车电器系统可靠性试验系统的构成

（1）振动夹有良好的动态性能，有效应用可以进一步减少检测时的失真问题，在此过程中需要从功能及动态性能出发，以系统设计要求为基础，采用两级结构设计。振动夹具系统设计需要构建模型并确定优化目标，以此获得理想的结构模型，确保设计产品能够符合实际需求。

（2）计算机实时监控系统需要按照要求展开可靠性试验，对试验数据的分析需要重复3次及以上。计算机监控系统可以实现实时书籍采集，还可以对被试对象进行控制，推动执行机构动作的控制任务，利用计算机自动测试系统的各种优点进行自动化诊断，并自动记录故障产生的时间和原因，以此为系统优化设计提供参考依据。

四、汽车电器可靠性试验监控系统的设计

（一）计算机在线检测系统的构成

计算机监测技术需要利用传感器将被试对象的模拟量转换为数字量，以曲线的方式显示出来，且各项学科需要综合应用，如图1.所示。

图1.在线检测系统框架图

计算机监测系统主要由硬件和软件两部分组成，监测系统的具体组成部分如下。

1. 微型计算机：进行中小规模的监测。

2. 传感器：传感器为数据采集提供支撑，影响着整体检测的精度。

3. 模拟多路开关：系统开发时需要进行多次试验，且实验必须同步进行，为降低成本会选用公共A/D转换器，通过模拟多路开关实现各路信号的顺序转换。

4. A/D转换器：对信号进行处理数化处理，且该设备也是采集通道的核心，影响着数据的采集速率^[6]。

（5）集散型监测系统：集散型数据采集系统由多个微型计算机监测系统并联而成，系统的实时响应性较强，但消耗较为昂贵。

（二）在线监测系统设计的基本原则和步骤

监测系统在实际设计时有很多相似之处，整体原则基本相同，基本设计原则如下：

1. 经济合理是非常重要的砝码之一，要充分利用每个部件的性能，避免不必要的浪费。

2. 安全可靠安全是第一要素，因此在实际开发过程中需要注意兼容性，提高系统的安全性与稳定性。

3. 实际开发的抗干扰能力必须强，数据可能会在恶劣环境下采集，因此系统设计需要对干预措施着重考虑。

3. 软件设计的基本原则

（1）结构合理。应用模块化进行基础设计，便于后期的扩展和修改。

（2）操作性能好。充分考虑系统的使用性能，在基础上需要降低操作次数，以此提高工作效率。

（3）提高程序的执行速度。尽量采用混合编程，进而提高检测系统的程序运行速度。

（4）在线监测系统可以进行并行开发，随后需要进行软件的编制工作，最终把硬件和软件进行集成，实现集中调试。

3. 在线检测系统的总体设计

监测对象故障诊断级别存在差异，不同诊断级别的开发差异难度各不相同，当前我国的在线检测系统主要分为以下几点。

（1）故障检测：诊断被试对象只会显示有故障发生，这在故障诊断级别中排在最低位置。

（2）故障定位：需要显示故障的发生，并且需要诊断出故障出现的位置，确定故障范围。

（3）故障识别：判断实验对象是否处于运行状态，根据实际工作采集相关数据，准确判断故障的具体位置，以此进行综合性分析。

汽车电器系统可靠性试验系统需要在发现故障时进行自动报警，并提供故障的来源，使汽车的实际应用更加安全。

（五）在线检测系统的通道

汽车电器系统可靠性试验系统包括工况还原、仪表工况还原等，且需要对被试对象进行实时数据采集，在线检测系统的通道需要关注以下几点。

1. 工况及仪表工况需要产生模拟信号提供给仪表，实现整车电器系统的带电正常工作。

2. 被试对象物理参数需要作为整体判断依据，节点位置需要作为设计重点。

3. 长时间连续工作需要通过实车行驶试验采集，相应的在线监测系统也不能先于被试对象发生故障。

4. 物理参数直观的显示发生故障的变化情况，以各种形式出现在监控界面上。

5. 故障诊断以开发为核心内容，通对出现的故障进行记录，并对出现故障的用电器进行报警。

6. 建立数据库进行多节点检测，对采集的物理参数进行存储，并以此实现有效管理。

7. 数据在试验过程中需要实现故障的可追溯性，以需求分析为基础提高采样速率，选用虚拟仪器进行编制。

8. 系统操作需要布局合理，降低由于人为原因造成的不良结果，且要求测试系统具有拓展性，实现系统的利用率最大化。

（六）测试系统的设计与开发

计算机自动测试系统需要完成并行数据处理，试验系统选用LXI 模块化仪器，然后通过总线将测试数据输入主控制器，借助34980A加速测试系统的集成和开发，具体为以下几点：

（1）采集的数据都包含时间信息。

（2）34980A 与多模块进行集成，根据实际情况进行定制。

（3）内置2/16 数字多功能万用表，达到 3000读数/s。

（4）采用标准接口及多种程序语言编程。

结束语：

本文以汽车电器系统可靠性试验系统的开发为内容主线，在此基础上对在线监测系统的开发做了详细论述。综上所述，安全性及可靠性是最重要也是最基础的性能要求，本人希望皮卡能够越来越被国人所接受，希望福田拓陆者能够稳定自己的行业地位，为全世界造出一流的皮卡。

参考文献：

[1]周金宝，周军，翟斌.车辆装备可靠性试验评价指标研究[J].汽车实用技术，2019，000(014):137-140.

[2]翁才恩，卢隆辉.电动汽车远程监控系统的研究[J].宁德师范学院学报:自然科学版，2019(3):268-274.

[3]孙文政.汽车产品开发的道路可靠性试验过程浅析[J].轻型汽车技术，2019，352(Z1):15-17.

[4]闫恒娜，赵培育，钟国扬.汽车零部件可靠性试验样本量及失效数据分析[J].中国汽车，2019，324(03):51-54.

[5]张旻旻，刘小莉，刘春雷.仪器仪表可靠性试验与评审标准化应用研究[J].自动化与仪器仪表，2019，232(02):1-4.

[6]陶雪华.汽车电子控制器嵌入式自动化测试系统的开发设计[J].内燃机与配件，2018，272(20):243-244.