Ottimizzazione dei test di cortocircuito aperto nei cablaggi automobilistici mediante simulatori automatizzati

Astratto
Con la continua iterazione e l'aggiornamento dei moderni sistemi elettronici automobilistici, il numero di centraline elettroniche (ECU), sensori e attuatori a bordo continua ad aumentare, e di conseguenza la complessità dei cablaggi a livello di veicolo si espande. Durante il funzionamento effettivo del veicolo, i cablaggi sono esposti a vibrazioni, sbalzi di temperatura, invecchiamento dell'isolamento e abrasione, che possono facilmente causare guasti elettrici come circuiti aperti, cortocircuiti e interruzioni transitorie dei connettori. I componenti elettronici di bordo devono superare rigorosi test di iniezione di guasti per verificare l'affidabilità dei circuiti di protezione interni e delle strategie di diagnosi dei guasti, al fine di prevenire il danneggiamento dei dispositivi, il malfunzionamento e persino incidenti a livello di sicurezza del veicolo causati da guasti ai cablaggi. Il simulatore di circuiti aperti e cortocircuiti per cablaggi automobilistici è un'apparecchiatura di simulazione specifica per i test e la ricerca e sviluppo in ambito elettronico ed elettrico per autoveicoli. Può simulare condizioni operative standardizzate, tra cui circuito aperto, cortocircuito, cortocircuito verso l'alimentazione, cortocircuito verso terra e interruzione del connettore per linee di segnale e circuiti di carico, e soddisfa i rigorosi requisiti di prova per l'affidabilità del circuito e le prestazioni di protezione specificati negli standard nazionali GB, negli standard internazionali ISO e nelle specifiche dei principali produttori automobilistici. I metodi tradizionali di cablaggio manuale e di test manuale dei guasti da cortocircuito soffrono di scarsa precisione temporale e insufficiente coerenza dei test, che difficilmente possono soddisfare i requisiti di test standardizzati e automatizzati dei laboratori moderni. LISUN Prendendo come oggetto di studio il simulatore di cortocircuito aperto per cablaggi automobilistici LIS‑LSCS‑1730, questo articolo ne illustra il principio di funzionamento e le funzioni principali, ne analizza il valore ingegneristico negli scenari di test dei guasti dei cablaggi automobilistici e fornisce riferimenti per la verifica della conformità dei componenti elettronici di bordo. 

Problemi esistenti nei test di cortocircuito e circuito aperto dei cablaggi automobilistici
In conformità con le norme GB/T 28046.2‑2011, GB/T 45120‑2024, ISO 16750‑2:2023 e gli standard aziendali degli OEM, tra cui Volkswagen, SAIC, Leapmotor e Seres, i componenti elettronici di bordo devono superare una serie di test, come quelli di circuito aperto, cortocircuito e interruzione del connettore per le linee di segnale e i circuiti di carico, al fine di esaminare il comportamento delle apparecchiature in prova in diverse condizioni di guasto del cablaggio. I test devono riprodurre condizioni operative complesse, tra cui diverse durate dei guasti, guasti ciclici multipli e guasti sincroni di più circuiti.

Nei laboratori in fase iniziale, la simulazione dei guasti dei cablaggi veniva per lo più implementata manualmente collegando e scollegando i terminali, collegando fili di cortocircuito esterni e scollegando manualmente i circuiti. Questo approccio presenta molti svantaggi. La durata del guasto dipende dalla temporizzazione manuale, la temporizzazione del guasto a livello di millisecondi non può essere controllata con precisione, le condizioni di guasto sono difficili da mantenere coerenti in ogni test e la riproducibilità del test è bassa. Quando vengono eseguiti test di guasto sincroni multicanale, le operazioni manuali sono complesse e soggette a errori di cablaggio, che possono danneggiare i campioni in prova. I test ciclici di durabilità richiedono la presenza prolungata dell'operatore, con conseguenti costi di manodopera elevati e bassa efficienza del test. Allo stesso tempo, non possono essere collegati a piattaforme di test automatizzate, il che ostacola le attività di test su grandi lotti. Con il continuo aggiornamento degli standard di test elettronici automobilistici, le aziende impongono requisiti più elevati sulla tracciabilità dei dati di test e sulla generazione automatica di report. Le modalità di test manuali tradizionali non sono più in grado di adattarsi allo sviluppo industriale e Simulatore di cortocircuito aperto di cablaggio automobilistico è diventato un hardware fondamentale per risolvere tali problematiche di test.

Principio di funzionamento e funzionalità principali del simulatore di cortocircuito aperto dei cablaggi automobilistici
Il simulatore di cortocircuito e circuito aperto per cablaggi automobilistici si basa su una topologia di commutazione elettronica di potenza ad alta velocità ed è dotato di più canali di test indipendenti. Ciascun canale può essere collegato alle linee di segnale o ai circuiti di carico delle apparecchiature in prova. Per ogni canale è possibile configurare in modo indipendente diverse modalità di guasto, tra cui circuito aperto, cortocircuito diretto, cortocircuito verso massa, cortocircuito verso l'alimentazione e interruzione transitoria del connettore. Supporta il funzionamento indipendente di un singolo canale o il funzionamento sincrono di più canali. Dopo un cablaggio iniziale, tutti gli elementi di prova possono essere commutati senza dover modificare ripetutamente il cablaggio esterno, riducendo gli errori sistematici causati dalle operazioni manuali.

Il simulatore di cortocircuito aperto per cablaggi automobilistici supporta la configurazione programmabile della durata del guasto, dei tempi di ciclo e delle fasi di test. Il tempo di mantenimento del guasto varia da 20 ms a 10000 s e sono disponibili fino a 255 sequenze di test. È possibile modificare scenari di guasto complessi e compositi con guasti multipli successivi ai cablaggi in veicoli reali. Dotato di un touchscreen capacitivo Android da 10.1 pollici in cinese e inglese per la configurazione locale dei parametri, il dispositivo è inoltre dotato di interfacce di comunicazione LAN, USB e RS485 per ricevere istruzioni dal computer di bordo e integrarsi in sistemi di test automatizzati. Un modulo integrato per il monitoraggio in tempo reale di tensione e corrente registra i dati elettrici durante il test e genera automaticamente report di test al termine del test per l'archiviazione e la tracciabilità dei dati. La resistenza di loop degli interruttori interni è controllata a un livello basso per ridurre al minimo le interferenze causate dall'impedenza intrinseca dell'interruttore sui risultati della simulazione del guasto e riprodurre lo stato elettrico reale dei guasti ai cablaggi dei veicoli.

LISUN Il simulatore di cortocircuito aperto per cablaggi automobilistici LIS‑LSCS‑1730 è un modello di punta di questa serie. Dispone di 30 canali di test indipendenti con una corrente massima di 10 A per canale e una corrente massima totale di 50 A per l'intera unità. Supporta una tensione di test di 60 VDC o 220 VAC ed è adatto ai test di iniezione di guasti per la maggior parte dei componenti elettronici ed elettrici di autovetture e veicoli commerciali a 12 V e 24 V. I suoi parametri tecnici principali sono riportati nella Tabella 1.

Scenari di applicazione pratica del simulatore di cortocircuito aperto dei cablaggi automobilistici
Il simulatore di cortocircuito aperto per cablaggi automobilistici copre le clausole di prova di guasto dei cablaggi definite nelle norme GB/T 45120-2024, GB/T 28046.2-2011, ISO 16750-2:2023 e negli standard aziendali di FAW, Leapmotor, Seres, SAIC, Volkswagen e Nissan. Trova ampia applicazione nella ricerca e sviluppo, nei test di certificazione di terze parti e nel controllo qualità della linea di produzione per centraline elettroniche, vari sensori e attuatori.

Nei test di circuito aperto sulla linea di segnale, il simulatore di cortocircuito aperto del cablaggio automobilistico simula guasti di rottura del filo e disconnessione del connettore dei cablaggi. Gli operatori osservano se la centralina in prova identifica i guasti e memorizza i codici di errore diagnostici, verificando al contempo che non si verifichino falsi allarmi o uscite errate. Nei test di cortocircuito verso massa e verso l'alimentazione, il dispositivo cortocircuita i circuiti testati rispettivamente verso massa o verso l'alimentazione del veicolo e mantiene la durata del guasto come specificato nelle norme, per verificare se la logica di protezione interna dei dispositivi in ​​prova entra in funzione e se i fusibili e i chip di pilotaggio svolgono le azioni di protezione come previsto. Dopo i test, è necessario verificare eventuali danni permanenti ai componenti. La condizione di funzionamento di interruzione del connettore simula la disconnessione transitoria del connettore causata da scosse del veicolo. È possibile impostare una durata del guasto a livello di millisecondi per riprodurre guasti occasionali del veicolo reale e verificare la capacità di ripristino funzionale dopo la disconnessione del filo.

Il simulatore di cortocircuito aperto per cablaggi automobilistici offre un vantaggio significativo grazie ai test sincroni multicanale. È possibile applicare simultaneamente diverse condizioni di guasto a più circuiti di segnale per simulare scenari estremi con guasti simultanei di più circuiti di cablaggio nei veicoli, verificando così la completezza dei sistemi di diagnosi dei guasti dei componenti. Grazie all'integrazione con il software del computer di bordo, il dispositivo esegue automaticamente sequenze di test complete, raccoglie simultaneamente dati di tensione e corrente e genera automaticamente report di test per facilitare l'analisi dei guasti da parte degli operatori. Nella realizzazione di un sistema completo di test elettrici di bordo, il simulatore di cortocircuito aperto per cablaggi automobilistici viene solitamente utilizzato insieme a simulatori di tensione bipolare a quattro quadranti e generatori di impulsi transitori per eseguire test di carico elettrico completi.

Analisi comparativa del nuovo e del tradizionale schema di test
Rispetto ai metodi tradizionali di iniezione manuale dei guasti, il simulatore di cortocircuito aperto per cablaggi automobilistici consente la memorizzazione programmabile di tutti i parametri di guasto. Lo stesso set di file di progetto di test può essere richiamato ripetutamente. Quando diversi operatori eseguono i test, il tipo di guasto, la durata del guasto e i tempi di ciclo rimangono costanti, il che migliora notevolmente la riproducibilità dei test e riduce gli errori introdotti dalle operazioni manuali. Una volta completato il cablaggio iniziale, è possibile commutare tra diverse modalità di guasto senza modificare i circuiti esterni, riducendo i rischi di danneggiamento del campione causati da cablaggi frequenti e accorciando i cicli di preparazione dei test.

Il simulatore di cortocircuito aperto per cablaggi automobilistici supporta test di durata ciclica a lungo termine. Esegue automaticamente migliaia di cicli di iniezione di guasti senza la necessità di una presenza continua dell'operatore, risultando ideale per progetti di validazione dell'affidabilità. Collegato a piattaforme di test automatizzate tramite interfacce di comunicazione, l'iniezione di guasti nei cablaggi, il controllo delle condizioni di alimentazione e la lettura dello stato delle apparecchiature in prova possono essere integrati in un unico script di test per realizzare l'automazione completa del processo e migliorare l'efficienza complessiva dei test di laboratorio. Durante il funzionamento pratico, gli operatori devono prestare attenzione ai limiti superiori della corrente di canale. Per i test di carico ad alta potenza, i parametri di corrente nominale del dispositivo non devono essere superati per evitare danni da sovraccarico ai componenti di commutazione interni.

Conclusione
Con il continuo progresso dell'intelligenza automobilistica, la quantità di componenti elettrici ed elettronici a bordo continua a crescere e l'industria presta sempre maggiore attenzione ai rischi funzionali a livello di veicolo derivanti da guasti ai cablaggi. Il simulatore di cortocircuito aperto dei cablaggi automobilistici può riprodurre accuratamente vari guasti elettrici dei cablaggi in condizioni di veicolo reali ed eseguire test di iniezione di guasti, inclusi circuito aperto, cortocircuito e interruzione del connettore per linee di segnale e circuiti di carico, conformi alle specifiche di prova degli standard nazionali GB, degli standard ISO e di vari standard aziendali OEM. Essendo un dispositivo commerciale maturo, LISUN LIS‑LSCS‑1730 Simulatore di cortocircuito aperto di cablaggio automobilistico Il simulatore offre controllo indipendente multicanale, temporizzazione programmabile, controllo remoto tramite computer di bordo e generazione automatica di report. Risolve efficacemente i problemi tipici della simulazione manuale dei guasti, come la scarsa riproducibilità e la complessità delle operazioni, e svolge un ruolo importante nella verifica della ricerca e sviluppo dei componenti, nei test di certificazione di terze parti e nel controllo qualità dei componenti. Con il continuo miglioramento dei sistemi di test elettronici ed elettrici di bordo, il simulatore di cortocircuito aperto per cablaggi automobilistici collaborerà con altri dispositivi di simulazione di alimentazione per migliorare ulteriormente il sistema completo di verifica dell'affidabilità dei componenti elettronici di bordo.