搭铁异常分析及设计优化

夏正强

（金龙联合汽车工业（苏州）有限公司豪华车技术部，江苏 苏州 215026）

1 问题背景

据客户反馈，车辆在行驶过程中，乘客门会自动打开，这涉及到行车安全，问题很严重，于是自然想到可能的原因就是门系统故障，比如机械机构异常、防夹开关失效，甚至门泵气路堵塞或漏气等，于是在公司内部找来同类型车辆进行动态模拟比对，却一直未能复现客户所述故障现象，甚至有同事怀疑客户反馈信息的真实性，故障原因依然是个谜。但客户持续反馈这个问题，并引起高层重视。

2 故障分析

后来经过与客户进一步沟通，客户提到的一个奇怪的现象引起了笔者的思考，即在驾驶员开车过程中调大音响音量时，时而出现上述故障现象。因此，我们先来看看这款车的门系统电路（图1），从门系统电路以及整车电路来看，这个现象又解释不通，因为音响系统和门系统似乎毫不相干；通过图纸文件综合分析，整车电路上，车门系统和音响系统唯一可能的联系，就是各自回路通过不同的搭铁点回到蓄电池负极。会不会音响工况改变，使得回路存在电压差，从而导致开门信号异常触发车门打开？带着这个假设进行反推，如果音响调高音量，从而音响电流增大，导致门系统受到干扰，这种可能性完全存在，因此进一步去查看相关线束的工艺性及实际连接情况，详见表1。从表1看到，音响系统和门控系统的搭铁在同一组，这就给它们互相干扰提供了可能。

表1 各用电设备搭铁线

图1 门系统电路原理图

这款车的电器系统的搭铁方式比较特别，由于之前采用内联及手工压接方式，导致内联点不固定，且存在连接点压降大，容易发热导致烧线事故的原因，SCANIA要求采用外部合压的方式：即将同一回路的导线连接点放到插接器处，这样易于查找故障，如图2所示。

图2 外部合压方式

根据分解图及连接顺序文件，搭铁线压接顺序如下。

搭铁螺栓—35E（2.5平方，搭铁）—35M（1.5平方，驾驶员窗加热）—35M2（1.0平方，电源预留）—35N（1.0平方，点烟器）—35P（1.0平方，降压器输入）—35Q（1.0平方，降压器输出）—35R（1.0平方，后视镜调节）—35S（1.0平方，后视镜加热）—35T（1.0平方，音响）—35U（1.0平方，除霜器控制）—35V（1.0平方，12V电源）—35W（1.0平方，门控制器）—35X（0.75平方，门遥控）—35Y（0.75平方，倒车监视器）。

带着假设进行理论推导后，基本确定了故障原因，于是，我们决定召集各部门业务骨干组成调查组，赶赴现场进行实地勘察验证并帮客户解决这一问题。

3 实车检查

我们来到SCANIA位于墨尔本的售后服务站，在其维修车间，首先看到了0031号车，恰巧该车也是客户前期反馈的故障车之一，当时该车正在充电（据客户反映新到港的车辆普遍存在蓄电池馈电现象；推测大概率是未关闭电源总开关且海运时间长导致蓄电池馈电），尽管已经充了电，当时蓄电池电压也仅有18.9V，严重低于蓄电池额定电压。

在此时未发动的情况下，我们和服务站工作人员按此前客户反馈的情况进行试验，目的首先要复现故障现象，然后进行测量分析。图3为音响处电压测试，我们打开车上所有灯、后视镜加热、音响等用电器，并快速反复调节音量，同时测量音响输入搭铁与仪表台处搭铁间的电压差，测量结果：该电压差在2.31～13.95V间波动。

图3 音响处电压测试

更换充足电的完好蓄电池，然后发动车辆，蓄电池电压显示25.2V，再次进行测量，音响搭铁线与搭铁电压在6.6V左右，门控制器电源电压在19～25.2V之间波动，在调节音响的过程中，音响自带熔断丝（10A）熔断。

更换音响熔断丝后，再次进行测试，在发动机发动和不发动的情况下反复测试，发现除了音响熔断丝易烧断和搭铁电压差不同外，在不发动的情况下，车辆出现2次自动开门现象。从测试情况可以看出，蓄电池电量是否充足，对客户反馈的故障现象是有影响的。

随后对0003号车进行了测试，首先测试蓄电池电压，显示24V，在未发动车辆的情况下，随后按上述方法测试，音响搭铁线电压降到17V后，音响突然停止工作，车门自动打开；发动车辆后，重复测试，音响开到最大，调节后视镜等，电压降仍可达到约5～7V，但未有自动开门现象；测试音响电流，在2～15A之间波动，当电流达到15A时，超过熔断丝容量，故熔断丝熔断。图4为0003号车音响处电参数测试。

图4 0003号车音响处电参数测试

能够复现故障现象，就前进了一步，为验证假设提供了依据。为了得到更多的信息，我们继续查看了0006号车，不过该车客户自行加装了电视机（电动翻转）、路牌等设备。该车测试未出现开门现象，同时发现开关处搭铁线、门控制器处搭铁线与音响搭铁线并未串接在一起；随着音量调整，音响处电流约在2～4A波动。为排除音响系统本身对测试参数的影响，调换故障车辆0003号车的音响总成到正常车辆0006号车上，测试结果与此前一样，音响处几乎没有电压降，该车线束与0003号车的线束不同，0003号车的搭铁线连接与线束厂家提供的文件不符，音响搭铁线与开关搭铁线相连；0006号车的音响搭铁线与开关搭铁线未连接，说明此前0003号车开门故障及测试参数异常，不是音响系统造成的，而是线束差异造成的。

根据以上测试结果分析，厂家提供的线束并未按他们的工艺文件制作，搭铁线串接比较随意。当线束搭铁线串接太多时，大功率设备同时工作，造成搭铁压降增大，此时若调高音响音量，因音响额定输出功率一定，当此电压降低时，为达到额定功率，音响就要尽力吸收电流，当电流超过其负载能力或熔断丝承载能力时，音响死机或熔断丝熔断。在音响故障发生的同时，由于车门控制器（图5）本身先天不足，对于搭铁电压波动缺乏足够的抗干扰能力，此时容易导致车门控制器8号引脚输出错误开门信号而使车门打开；在蓄电池电压不足时，加剧了该故障发生的几率。

图5 车门控制器

为进一步证实此分析，我们找到未采用串接搭铁线的车辆0013号车，该车已运行了40多万公里，在未发动车辆的情况下，进行故障模拟，未有音响死机或烧熔断丝现象，更无车门自动打开的情况发生。随后进行测试，如图6所示，音响处电压无压降，电压稳定，调节音响音量，测试电流在1～5A之间随音量大小而波动；无论现象还是测试参数都正常。

图6 0013号车音响处电参数测试

继续扩大测试范围，找到0012号车，该车客户已自行加装了摄像头、路牌等设备，在未发动车辆的情况下，打开音响并调节音量，测试副仪表台处开关的搭铁线电流，电流在0.3A左右，变化不大，说明该车音响搭铁线没有和此处开关搭铁线串接在一起。测试门控制器处电压，同时调节音响音量，控制器电源电压在22～24V之间波动，变化不大，测试此处电流，在0.1～0.83A之间波动，变化也不算大。开后视镜转向及加热，门控制器处电流在2.0～6.3A之间波动。调节音量，测试门控制器搭铁线电流，为0.22A，门控制器处电流无变化，说明音响搭铁线和门控制器搭铁线未连接。再测副仪表台开关处搭铁线电流，为0.08A，不随音量变化而变化。开后视镜，门控制器处电流有变化，说明门控制器的搭铁线和后视镜搭铁线串接，调节音响控制器处电流无变化，说明门控制器搭铁线和音响搭铁线不相连。图7为0012号车音响处电参数测试。

图7 0012号车音响处电参数测试

继续测试0009号车，如图8所示，该车音响接口搭铁线为单根线，即未进行串接，音响处搭铁线为起点或终点，或为单独搭铁线。经测试，该车音响搭铁线无压降，电流在约2.0～4.8A之间波动，正常。

图8 0009号车音响处电参数测试

然后和服务站工作人员一起测试了0010号车，用前述方法进行测试，测得音响压降范围在24.3～24.9V，几乎无变化，随着音量变化，电流在1.2～4.8A之间变化，在测得音响处搭铁线与仪表台搭铁处电压降为0.1V，结果正常。

对于老搭铁方式（结构类似于图12a）的车0001号车进行测试，如图9所示，音响搭铁处电压变化为0.36V，电流变化为2～4.3A。

图9 0001号车音响处电参数测试

为进一步查证，在服务站工作人员协调下，客户送来了前期反馈的故障车0002号车。首先测量了蓄电池电压，显示为25.4V。查看该车状况，客户自行加装了路牌、监控系统等装置，杂物盒下加装了熔断丝、监控设备主机、模块等，仪表台搭铁螺栓处有额外增加的搭铁片。进行音响搭铁处压降测试，无变化。拆除客户自行安装的搭铁线，再测试音响搭铁线与仪表台搭铁间电压，随着音响音量调节，再打开后视镜加热，此时车门自动打开、音响熔断丝烧断。再测量音响搭铁线与哪些电器的搭铁线串接情况，此车的音响搭铁线与门控制器、后视镜、门开关等搭铁线相串接。拆除门控制器，再调节音响音量，测得音响处压降在音量达到最大时叠加打开后视镜加热，音响电源电压降低到4V多，此时音响死机，但门未自动打开，基本可以判断开门的错误信号是从车门控制器发出的。用准备的车门控制器测试搭铁线接入线束，使得门控制器搭铁线单独搭铁，再次试验，发现音响处无电压降，车门也未自动打开。

SCANIA瑞典工程师及服务站担心此前让他们改制的方案还会有其它隐患，拟对线束进行进一步测量。还是对0002号车进行测量，该车经服务站临时改制，已增加了音响搭铁线、门控制器搭铁线和遥控器搭铁线。在此车未发动的情况下，测量电源电压，显示为24.4V，调节音响音量，如图10所示。

图10 0002号车音响处电参数测试

音响搭铁与仪表台搭铁螺栓之间压降为0.1V，音响电源电压在23.8～24.2V间波动。

遥控器搭铁与仪表台搭铁螺栓之间压降为0.1V，遥控器电源电压在23.8～24.1V间波动。

车门控制器搭铁与仪表台搭铁螺栓之间压降为0.1V，门控制器电源电压在24.2～24.4V间波动。

后视镜加热搭铁与仪表台搭铁螺栓之间压降为0.3V，后视镜加热电源电压在23.6～24.3V间波动；雨刮器电源电压在24.3～24.4V间波动。

以上说明经改制方案是安全有效的。

4 故障确认

第2天和SCANIA瑞典工程师一起进行相关测试，如图11所示，还是在0031号车上，断开车门控制器上二极管，证明异常开门信号是从车门控制器的8号脚输出的。为进一步确认，断开车门控制器插件，只保留电源、搭铁及开门输出信号，再次测试，门能够异常打开，说明错误开门信号是从该处输出，而不是从其它引脚串入的。尽管如此，SCANIA瑞典技术人员同意这不是车门控制器本身问题，主要由于串接搭铁方式造成搭铁电阻和压降过大，使得车门控制器工作异常。

图11 0031号车音响处电参数测试

5 改善措施

由于这种搭铁方式不良，线束制作的不一致以及车门控制器性能不佳，蓄电池时有馈电，导致该故障发生及隐患存在，故对于后续改善措施如下。

1）在用车，采用增加额外搭铁线的方法。

2）对于后续生产车辆，如果SCANIA仍坚持保留此种搭铁方式，需线束厂工艺进行调整，对于音响、后视镜加热、车门等大功率或关键用电器进行单独搭铁或所有串搭铁线节点数量进行限制，如不超过3个，且必须保证制作一致性。

3）如SCANIA取消此种搭铁方式，恢复到树状搭铁方式，但在内部实行超声波焊接，并用双层热宿管进行密封防护。此种接线方法的优点在于：①减少导线用量，减少线束体积和质量，节约材料成本；②降低线路阻抗，避免过热；③机械性能更牢靠，提高电气可靠性；④减少线束制作的工时。超声波焊接内联树状结构如图12所示。

图12 超声波焊接内联树状结构