CN101464487A

CN101464487A - 汽车电器系统可靠性试验平台

Info

Publication number: CN101464487A
Application number: CNA2009101160721A
Authority: CN
Inventors: 陈剑; 雷达; 鲍旭清; 费丽梅
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2009-06-24

Abstract

汽车电器系统可靠性试验平台，其特征是以电磁式振动台对试验台形成支撑，振动控制器以实际采集的道路谱数据作为振动控制信号、并以等强度或强化的形式通过电磁式振动台对试验台进行振动激励；在试验台上刚性连接有随形夹具，以各随形夹具夹持被试汽车电器系统中的各试验对象；并通过随形夹具的传递作用对被试汽车电器系统施加振动应力；在被试汽车电器系统中的电器和线束对接处设置采样连接器；以采样连接器获取被监控电压、电流和频率信号，对被试汽车电器系统的工作状态实时监控，记录监控过程并进行实时故障报警和诊断。本发明避免了道路试验过程中的不可控因素；试验数据可靠完整。对于汽车产品的系统开发、质量管控和设计改进具有重要意义。

Description

汽车电器系统可靠性试验平台

技术领域

本发明涉及汽车电器系统可靠性试验平台。

背景技术

在汽车制造业中，汽车电器性能的好坏对整车质量起着至关重要的作用，汽车生产厂家在进行装配之前必须对配套厂家生产的各种电器元件、总成进行一系列严格检测，以确保器件和总成的各项技术指标符合国家和企业相关技术标准。

国内汽车行业在产品开发及质量控制的试验方面现状是：

第一，针对整车及分系统进行可靠性试验的主要方式是实车道路试验。这种试验是最接近于汽车真实工况的试验方法，简单易行，但是不可控因素多，试验过程易受天气、路况、试验人员素质等方面因素的影响；试验过程不可复现，数据记录缺乏完整性和一致性；试验成本高、周期长。

第二，就台架试验而言，汽车电器现有的台架试验方法及设备主要是针对单个零部件或子系统，相对于整车电器系统其实质是一种离线的试验方法，试验考核指标单一且无法对系统整体的可靠性进行考核。目前尚缺乏能够脱离实车对整车电器系统进行可靠性试验的方法及设备。

第三，现有的道路试验方法和台架试验方法，在对汽车电器系统进行试验的过程中都缺乏相应的监控方法及设备对试验过程进行监控和记录；无法从试验中得到充分、可靠的数据作为产品故障机理分析的依据，不利于设计改进和产品质量控制。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种汽车电器系统可靠性试验平台。通过构建试验系统以台架试验方式对实车道路试验进行模拟，同时建立自动化检测系统对试验数据进行实时的处理和记录。本发明针对汽车电器系统，以道路模拟试验设备为保障，避免道路试验过程中的不可控因素；同时以自动测试设备为基础，确保了试验数据的可靠性和完整性；同时可以强化试验方法缩短试验周期，减少试验成本；对汽车产品的系统开发、质量管控和设计改进具有重要意义。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明汽车电器系统可靠性试验平台的结构特点是所述试验平台的结构组成是以电磁式振动台对试验台形成支撑，振动控制器以实际采集的道路谱数据作为电磁式振动台的振动控制信号、并以等强度或强化的形式通过电磁式振动台对试验台进行振动激励；在试验台上刚性连接有随形夹具，以各随形夹具夹持被试汽车电器系统中的各试验对象；并通过随形夹具的传递作用对被试汽车电器系统施加振动应力；在被试汽车电器系统中的电器和线束对接处设置采样连接器；以采样连接器获取被监控电压、电流和频率信号，对被试汽车电器系统的工作状态实时监控，记录监控过程并进行实时故障报警和诊断。

本发明汽车电器系统可靠性试验平台的结构特点也在于：

所述随形夹具与试验台之间为可拆卸的螺栓连接。

所述试验台是以铝镁合金为材质，采用格栅结构；在所述格栅结构的试验台上等距设置各安装孔，在安装孔内嵌装用于固定随形夹具的固定螺母，试验台的四周设置用于吊装试验台的吊钩。

所述随形夹具根据其被装夹汽车电器在实车上的安装姿态和固定方式分别设置为平面结构随形夹具和空间结构随形夹具，其中，平面结构随形夹具的各固定点处在同一平面上，空间结构随形夹具的各固定点呈立体的空间分布。

本发明汽车电器系统可靠性试验方法是：

在试验台上将汽车电器和原车所用线束按实际使用状态连接，通过试验辅助线缆接入试验电源和信号模拟器的同步输出信号，形成能使汽车电器在试验台上按实车状态工作的被试汽车电器系统，并以此系统作为试验对象；

所述试验台与电磁式振动台刚性连接；以电磁式振动台作为振动激励源，使用具有时域信号复现功能的振动控制器，以汽车在用状态的振动烈度的道路谱数据作为振动控制器的控制信号，以闭环控制方式使电磁式振动台产生振动激励模拟汽车道路试验中路面对车辆的激励，进行可靠性试验；

对被试汽车电器系统进行监测，在电器和线束被测点获取监测信号，监测电路的瞬态、稳态和过程信号；采用故障判断算法识别故障，并记录输出，完成可靠性实验并对试验结果进行评价。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明以系统的形式还原汽车用电器在汽车道路试验工况下所受的电应力和振动应力，并以此为基础进行等强度试验和强化试验，对汽车电器系统整体的可靠性进行考核；是一种以台架试验对道路试验进行模拟的试验方法，在利用试验设备较真实模拟道路试验的同时避免了道路试验的诸多弊端；是一种可控性强、低成本、效率高的试验方法。

2、本发明将数据采集设备应用于试验监控，通过针对性的开发适用于汽车电器系统的监控软件，使系统能够实现远程控制、试验过程记录和实时的故障诊断报警；从而保证了试验数据的可靠性和一致性，使试验过程具有了可回溯性，同时降低了试验人员的工作负荷。

3、本发明利用与原车线束及用电器接口相匹配的采样连接器进行信号输出，使系统监控设备可以获得充足的可及测试节点，能够方便、可靠的获取所需监控信号。

4、本发明将试验台设计为铝镁合金为材质的格栅结构，一方面能够减轻振动负载提高有效载荷；另一方面使试验台具有质量轻且一阶频率高的特点，能够较好地传递振动激励。试验台及夹具均设有等间距安装孔，使得随形夹具的安装位置可根据空间的需要灵活调整，使试验台能广泛适用于多种车型。

附图说明

图1为轻型卡车的道路激励加速度响应谱图。

图2为本发明系统结构示意图。

图3为本发明系统中试验台结构示意图。

图4为本发明系统中试验台与随形夹具装配结构示意图。

图5为本发明随形夹具结构示意图。

图6为本发明随形夹具与汽车电器设备装配示意图。

图7为本发明采样连接器结构示意图。

以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

图中标号：1试验台、1a吊钩、1b安装孔、2振动控制器、3随形夹具、3a平面结构随形夹具、3b空间结构随形夹具、3b1固定底板、3b2各立面支架、4电磁式振动台、5线缆柜、6仪器柜、6a试验电源、6b信号模拟器、6c多通道数据采集器、7主控计算机、8采样连接器、8a接线盒、8b汽车电器接插件、8c汽车线束接插件、8d信号输出线、8e钕铁硼磁体、9汽车前照灯。

本实施例中的汽车电器系统可靠性试验方法是：

参见图2，在试验台1上将汽车电器和原车所用线束按实际使用状态连接，通过线缆柜5当中的试验辅助线缆接入试验电源6a和信号模拟器6b的同步输出信号，形成能使汽车电器在试验台1上按实车状态工作的被试汽车电器系统，并以此系统作为试验对象；

图2所示，用于提供试验电源6a的供电系统内置于仪器柜6的下层，为系统仪器提供220V交流电源，同时提供0-30V连续可调直流电源输出，对试验对象施加电应力。

图2所示，为了实现对汽车仪表的实际工况的模拟，设置信号模拟器6b，信号模拟器6b置于仪器柜6的中层，采用4U标准尺寸设计，可同时实现试验车型相应车速信号、转速信号、水温信号、燃油信号、机油压力信号、气压信号和电压信号的同步输出；输出信号通过试验辅助线缆接入汽车线束中，作为汽车仪表的驱动信号。

以试验台1作为振动激励源，使用具有时域信号复现功能的振动控制器2，以汽车在用状态的振动烈度的道路谱数据经编辑处理后作为振动控制器2的控制信号，以闭环控制方式使试验台1产生的激励，模拟路面对车辆的振动激励，进行可靠性试验；

设置监控系统对被试汽车电器系统进行监测，在电器和线束被测点获取监测信号，监测电路的瞬态、稳态和过程信号；采用故障判断算法识别故障，并记录输出，完成可靠性实验并对试验结果进行评价。

电器和线束的测量节点设置在电器和线束的对接处，监测信号包括电流、电压和频率信号；设置多通道数据采集器6c及主控计算机7(图2所示)对各监测信号进行数据采集、处理和控制。

多通道数据采集器6c是由多功能测量单元和高频数字多用表构成，集成在仪器柜6的上层；可用扫描方式对八十个通道的双线电压和频率信号进行测量。通过线缆将各测量通道连接至线缆柜5的接口板，并通过采样线缆和采样连接器8获取汽车电路内的模拟量信号；完成A/D转换以及与主控计算机7之间的通讯；主控计算机7通过USB线缆实现与振动控制器2之间的通讯，通过交换机7a和LAN网络实现与监控系统的通讯。

具体实施中，如图1所示，道路谱数据是在汽车试验场内用加速度传感器测量法对试验车型前后桥所受的路面激励的加速度时域信号进行采集，经滤波、编辑和补偿后生成具有典型路面特征的道路谱数据。

如图2所示，本实施例中汽车电器系统可靠性试验平台的结构组成是以电磁式振动台4对试验台1形成支撑，具体是将试验台1用螺栓固定在电磁式振动台4的动圈上，振动控制器2以实际采集的道路谱数据编辑后作为电磁式振动台4的振动控制信号、并通过电磁式振动台4对试验台1进行振动激励；在试验台1上刚性连接有随形夹具3，以各随形夹具3夹持被试汽车电器系统中的各试验对象；并通过随形夹具3传递对被试汽车电器系统所施加的振动应力；

在被试汽车电器系统中的电器和线束对接处设置如图7所示的采样连接器8；以采样连接器8获取被监控电压、电流和频率信号，对被试汽车电器系统的工作状态实时监控，记录监控过程并进行实时故障报警和诊断。采样连接器8具有接线盒8a，接线盒8a中呈三通的形式分别通过线缆接出汽车电器接插件8b、汽车线束接插件8c和信号输出接插件8d；接线盒8a的内部电路保持原汽车电路的导通关系，并可实现监控信号的输出；在接线盒中内置四个钕铁硼磁体8e，使采样连接器具有自动吸附功能，可方便吸附固定在铁制夹具上；以采样连接器8在汽车电器系统中实施电器和线束的连接，并实施监控信号的输出。

在随形夹具3与试验台1之间为可拆卸的螺栓连接，根据不同的车型对应调整各随形夹具3在试验台1的具体设置。

如图3所示，为了减轻重量，同时为提高一阶共振频率，试验台1以铝镁合金为材质并采用格栅结构；在格栅结构的试验台1上等距设置各安装孔1b，在安装孔1b内嵌装用于固定随形夹具3的固定螺母，试验台1的四周设置用于吊装置试验台1的吊钩1a。

如图4所示，随形夹具3遵循保证动力学特性前提下的轻量化设计，非支撑面上呈镂空，根据其所装夹汽车电器在实车上的安装姿态和固定方式分别设置为平面结构随形夹具3a和空间结构随形夹具3b；其中，平面结构随形夹具3a的各固定点处在同一平面上，空间结构随形夹具3b的各固定点呈立体的空间分布。

图5、图6所示即为一种空间结构随形夹具3b，是一种用于夹持汽车前照灯9的空间结构随形夹具，具有固定底板3b1和各立面支架3b2，固定底板3b1由螺栓刚性连接在试验台1上，立面支架3b2随其所夹持的不同的汽车电器具有不同的结构形式。

待测车型电器设备，包括用实车线束连接的灯具、电机、仪表、控制器、开关类元器件。用随形夹具装夹在试验台上，将直流稳压源接入汽车线束，作为汽车电器工作电源；设置接地线缆与汽车线束的搭铁点连接，作为汽车电路的负极回路；以信号模拟器模拟汽车传感器信号输入被测系统。

Claims

1、汽车电器系统可靠性试验平台，其特征是所述试验平台的结构组成是以电磁式振动台(4)对试验台(1)形成支撑，振动控制器(2)以实际采集的道路谱数据作为电磁式振动台(4)的振动控制信号、并以等强度或强化的形式通过电磁式振动台(4)对试验台(1)进行振动激励；在所述试验台(1)上刚性连接有随形夹具(3)，以所述各随形夹具(3)夹持被试汽车电器系统中的各试验对象；并通过所述随形夹具(3)的传递作用对被试汽车电器系统施加振动应力；在所述被试汽车电器系统中的电器和线束对接处设置采样连接器(8)；以所述采样连接器(8)获取被监控电压、电流和频率信号，对被试汽车电器系统的工作状态实时监控，记录监控过程并进行实时故障报警和诊断。

2、根据权利要求1所述汽车电器系统可靠性试验平台，其特征是所述随形夹具(3)与试验台(1)之间为可拆卸的螺栓连接。

3、根据权利要求1所述汽车电器系统可靠性试验平台，其特征是所述试验台(1)是以铝镁合金为材质，采用格栅结构；在所述格栅结构的试验台(1)上等距设置各安装孔(1b)，在所述安装孔(1b)内嵌装用于固定随形夹具(3)的固定螺母，所述试验台(1)的四周设置用于吊装试验台(1)的吊钩(1a)。

4、根据权利要求1所述汽车电器系统可靠性试验平台，其特征是所述随形夹具(3)根据其被装夹汽车电器在实车上的安装姿态和固定方式分别设置为平面结构随形夹具(3a)和空间结构随形夹具(3b)，其中，平面结构随形夹具(3a)的各固定点处在同一平面上，所述空间结构随形夹具(3b)的各固定点呈立体的空间分布。