Tối ưu hóa việc kiểm tra ngắn mạch hở của bó dây điện ô tô bằng trình mô phỏng tự động.

Tóm tắt
Với sự liên tục cải tiến và nâng cấp các hệ thống điện tử ô tô hiện đại, số lượng ECU, cảm biến và bộ truyền động trên xe ngày càng tăng, và quy mô của các mạch dây dẫn trên toàn xe cũng mở rộng theo. Trong quá trình vận hành thực tế của xe, các bó dây dẫn phải chịu tác động của rung động, chu kỳ nhiệt độ cao/thấp, sự lão hóa và mài mòn của lớp cách điện, dễ gây ra các lỗi điện như hở mạch, ngắn mạch và gián đoạn kết nối tạm thời. Các linh kiện điện tử trên xe phải trải qua các thử nghiệm tiêm lỗi nghiêm ngặt để xác minh độ tin cậy của các mạch bảo vệ bên trong và các chiến lược chẩn đoán lỗi, nhằm ngăn ngừa hiện tượng cháy thiết bị, hỏng chức năng và thậm chí cả các tai nạn an toàn cấp độ xe do lỗi bó dây dẫn gây ra. Thiết bị mô phỏng hở mạch và ngắn mạch bó dây dẫn ô tô là thiết bị mô phỏng chuyên dụng cho thử nghiệm và nghiên cứu phát triển điện tử và điện trong ô tô. Nó có thể mô phỏng các điều kiện hoạt động tiêu chuẩn bao gồm hở mạch, ngắn mạch, ngắn mạch với nguồn, ngắn mạch với đất và gián đoạn kết nối cho các đường tín hiệu và mạch tải, đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm nghiêm ngặt về độ tin cậy của mạch và hiệu suất bảo vệ được quy định trong các tiêu chuẩn quốc gia GB, tiêu chuẩn quốc tế ISO và các thông số kỹ thuật của các nhà sản xuất ô tô hàng đầu. Các phương pháp đấu dây thủ công và kiểm tra lỗi ngắn mạch thủ công truyền thống có nhược điểm là độ chính xác về thời gian kém và tính nhất quán trong thử nghiệm không đủ, khó đáp ứng được các yêu cầu kiểm tra tiêu chuẩn hóa và tự động hóa của các phòng thí nghiệm hiện đại. LISUN Bài báo này lấy thiết bị mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô LIS-LSCS-1730 làm đối tượng nghiên cứu, trình bày nguyên lý hoạt động và các chức năng cốt lõi của thiết bị, phân tích giá trị kỹ thuật của nó trong các kịch bản kiểm tra lỗi dây dẫn ô tô, và cung cấp tài liệu tham khảo cho việc xác minh sự phù hợp của các linh kiện điện tử trên xe. 

Các vấn đề hiện có trong kiểm tra ngắn mạch hở của bó dây điện ô tô
Theo tiêu chuẩn GB/T 28046.2‑2011, GB/T 45120‑2024, ISO 16750‑2:2023 và các tiêu chuẩn của các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) như Volkswagen, SAIC, Leapmotor và Seres, các linh kiện điện tử trên xe phải trải qua một loạt các thử nghiệm như hở mạch, ngắn mạch và đứt kết nối đối với các đường tín hiệu và vòng tải, nhằm kiểm tra hoạt động của thiết bị thử nghiệm trong các điều kiện lỗi dây dẫn khác nhau. Các thử nghiệm cần tái tạo các điều kiện làm việc phức tạp bao gồm thời gian lỗi khác nhau, nhiều lỗi chu kỳ và lỗi đồng bộ của nhiều vòng lặp.

Trong các phòng thí nghiệm giai đoạn đầu, việc mô phỏng lỗi bó dây chủ yếu được thực hiện thủ công bằng cách cắm và rút các đầu nối, kết nối dây ngắn mạch bên ngoài và ngắt mạch thủ công. Phương pháp này có nhiều nhược điểm. Thời gian xảy ra lỗi phụ thuộc vào thời gian thao tác thủ công, thời gian xảy ra lỗi ở mức mili giây không thể được kiểm soát chính xác, điều kiện lỗi khó duy trì nhất quán trong mỗi lần thử nghiệm và khả năng tái tạo kết quả thử nghiệm thấp. Khi thực hiện các thử nghiệm lỗi đồng bộ đa kênh, các thao tác thủ công rất rườm rà và dễ xảy ra lỗi đấu dây, có thể làm hỏng các mẫu thử nghiệm. Các thử nghiệm chu kỳ độ bền yêu cầu sự có mặt của người vận hành trong thời gian dài, dẫn đến chi phí lao động cao và hiệu quả thử nghiệm thấp. Đồng thời, nó không thể kết nối với các nền tảng thử nghiệm tự động, điều này cản trở các nhiệm vụ thử nghiệm hàng loạt. Với việc liên tục cập nhật các tiêu chuẩn thử nghiệm điện tử ô tô, các doanh nghiệp đặt ra các yêu cầu cao hơn về khả năng truy xuất nguồn gốc dữ liệu thử nghiệm và tạo báo cáo tự động. Các phương thức thử nghiệm thủ công truyền thống không còn phù hợp với sự phát triển của ngành công nghiệp, và Bộ mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô Nó đã trở thành phần cứng thiết yếu để giải quyết những khó khăn trong quá trình kiểm thử.

Nguyên lý hoạt động và các khả năng cốt lõi của bộ mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn điện ô tô
Bộ mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô được xây dựng trên cấu trúc chuyển mạch điện tử công suất tốc độ cao và được trang bị nhiều kênh kiểm tra độc lập. Mỗi kênh có thể được kết nối với các đường tín hiệu hoặc vòng tải của thiết bị cần kiểm tra. Các chế độ lỗi khác nhau có thể được cấu hình độc lập cho mỗi kênh, bao gồm hở mạch, ngắn mạch trực tiếp, ngắn mạch xuống đất, ngắn mạch với nguồn điện và gián đoạn kết nối tạm thời. Nó hỗ trợ hoạt động độc lập của một kênh hoặc hoạt động đồng bộ của nhiều kênh. Sau khi đấu dây một lần, tất cả các mục kiểm tra có thể được chuyển đổi mà không cần sửa đổi lại dây dẫn bên ngoài, giảm thiểu sai số hệ thống do thao tác thủ công gây ra.

Bộ mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô hỗ trợ cấu hình lập trình thời gian lỗi, chu kỳ thời gian và các bước kiểm tra. Thời gian giữ lỗi dao động từ 20 ms đến 10000 s, và có sẵn tối đa 255 chuỗi kiểm tra. Có thể chỉnh sửa các kịch bản lỗi phức tạp với nhiều lỗi dây dẫn liên tiếp trong các xe thực tế. Được trang bị màn hình cảm ứng điện dung Android 10.1 inch tiếng Trung-tiếng Anh để cấu hình thông số cục bộ, thiết bị cũng được trang bị giao diện truyền thông LAN, USB và RS485 để nhận lệnh từ máy tính chủ nhằm tích hợp vào các hệ thống kiểm tra tự động. Mô-đun giám sát điện áp và dòng điện thời gian thực tích hợp ghi lại dữ liệu điện trong quá trình kiểm tra và tự động tạo báo cáo kiểm tra sau khi hoàn thành kiểm tra để lưu trữ và truy xuất dữ liệu. Điện trở vòng của các công tắc bên trong được điều khiển ở mức thấp để giảm thiểu nhiễu do trở kháng nội tại của công tắc gây ra đối với kết quả mô phỏng lỗi và tái tạo trạng thái điện thực tế của các lỗi dây dẫn trên xe.

LISUN Máy mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô LIS-LSCS-1730 là một mẫu sản phẩm chủ lực trong dòng sản phẩm này. Nó có 30 kênh kiểm tra độc lập với dòng điện tối đa 10 A mỗi kênh và tổng dòng điện tối đa 50 A cho toàn bộ thiết bị. Nó hỗ trợ điện áp kiểm tra 60 VDC hoặc 220 VAC và thích hợp cho các thử nghiệm chèn lỗi đối với hầu hết các linh kiện điện tử và điện của xe hơi và xe thương mại 12 V và 24 V. Các thông số kỹ thuật chính được thể hiện trong Bảng 1.

Các kịch bản ứng dụng thực tế của bộ mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô
Thiết bị mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô đáp ứng các điều khoản kiểm tra lỗi dây dẫn được định nghĩa trong GB/T 45120-2024, GB/T 28046.2-2011, ISO 16750-2:2023 và các tiêu chuẩn của các công ty FAW, Leapmotor, Seres, SAIC, Volkswagen và Nissan. Nó được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu và phát triển, kiểm tra chứng nhận của bên thứ ba và kiểm soát chất lượng dây chuyền sản xuất cho ECU, các loại cảm biến và bộ truyền động khác nhau.

Trong các thử nghiệm hở mạch đường tín hiệu, Bộ mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô mô phỏng các lỗi đứt dây và ngắt kết nối của bó dây dẫn. Người vận hành quan sát xem ECU đang thử nghiệm có nhận diện lỗi và lưu trữ mã lỗi chẩn đoán hay không, đồng thời xác nhận không có đầu ra sai hoặc cảnh báo sai nào xảy ra. Trong các thử nghiệm ngắn mạch xuống đất và ngắn mạch xuống nguồn, thiết bị sẽ làm ngắn mạch các vòng lặp được thử nghiệm xuống đất hoặc nguồn điện của xe tương ứng và duy trì thời gian lỗi theo quy định trong tiêu chuẩn, để xác minh xem logic bảo vệ bên trong của các thiết bị đang thử nghiệm có hiệu lực hay không và liệu cầu chì và chip điều khiển có thực hiện các hành động bảo vệ như thiết kế hay không. Sau khi thử nghiệm, cần kiểm tra hư hỏng vĩnh viễn của các linh kiện. Điều kiện làm việc ngắt kết nối mô phỏng sự ngắt kết nối tạm thời do xe bị xóc. Có thể thiết lập thời gian lỗi ở mức mili giây để tái tạo các lỗi thực tế trên xe và xác minh khả năng phục hồi chức năng sau khi dây bị ngắt kết nối.

Kiểm tra đồng bộ đa kênh là một ưu điểm nổi bật của Máy mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô. Các điều kiện lỗi khác nhau có thể được áp dụng đồng thời cho nhiều vòng tín hiệu để mô phỏng các tình huống cực đoan với lỗi đồng thời của nhiều mạch dây dẫn trong xe, điều này giúp xác minh đầy đủ tính toàn diện của hệ thống chẩn đoán lỗi linh kiện. Kết hợp với phần mềm máy tính chủ, thiết bị tự động thực hiện các chuỗi kiểm tra hoàn chỉnh, thu thập dữ liệu điện áp và dòng điện đồng bộ và tự động xuất báo cáo kiểm tra để hỗ trợ phân tích lỗi cho người kiểm tra. Khi xây dựng một hệ thống kiểm tra điện hoàn chỉnh trên xe, Máy mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô thường được sử dụng cùng với các máy mô phỏng điện áp lưỡng cực bốn góc phần tư và máy tạo xung thoáng qua để hoàn thành các bài kiểm tra tải điện đầy đủ.

Phân tích so sánh giữa phương án kiểm tra mới và phương án kiểm tra truyền thống
So với các phương pháp tiêm lỗi thủ công truyền thống, Bộ mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô cho phép lưu trữ có thể lập trình tất cả các thông số lỗi. Cùng một bộ tệp dự án thử nghiệm có thể được gọi lại nhiều lần. Khi các người vận hành khác nhau thực hiện thử nghiệm, loại lỗi, thời gian lỗi và thời gian chu kỳ vẫn nhất quán, điều này cải thiện đáng kể khả năng tái tạo thử nghiệm và giảm lỗi thử nghiệm do thao tác thủ công gây ra. Sau khi hoàn tất đấu dây ban đầu, các chế độ lỗi khác nhau có thể được chuyển đổi mà không cần sửa đổi mạch bên ngoài, giảm nguy cơ hư hỏng mẫu do đấu dây thường xuyên và rút ngắn chu kỳ chuẩn bị thử nghiệm.

Bộ mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô hỗ trợ các thử nghiệm độ bền chu kỳ dài hạn. Nó tự động thực hiện hàng nghìn chu kỳ tạo lỗi mà không cần sự giám sát liên tục của người vận hành, phù hợp cho các dự án kiểm định độ tin cậy. Được kết nối với các nền tảng thử nghiệm tự động thông qua giao diện truyền thông, việc tạo lỗi dây dẫn, kiểm soát điều kiện nguồn điện và đọc trạng thái của thiết bị cần thử nghiệm có thể được tích hợp vào một kịch bản thử nghiệm duy nhất để thực hiện tự động hóa toàn bộ quy trình và nâng cao hiệu quả thử nghiệm tổng thể trong phòng thí nghiệm. Trong vận hành thực tế, người vận hành cần chú ý đến giới hạn trên của dòng điện kênh. Đối với các thử nghiệm vòng tải công suất cao, các thông số dòng điện định mức của thiết bị không được vượt quá để tránh hư hỏng do quá tải các linh kiện chuyển mạch bên trong.

Kết luận
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ ô tô thông minh, số lượng các linh kiện điện và điện tử trên xe ngày càng tăng, và ngành công nghiệp ngày càng chú trọng đến các rủi ro chức năng ở cấp độ xe do lỗi hệ thống dây dẫn gây ra. Thiết bị mô phỏng ngắn mạch hở hệ thống dây dẫn ô tô có thể tái tạo chính xác nhiều lỗi điện hệ thống dây dẫn khác nhau trong điều kiện thực tế trên xe và thực hiện các thử nghiệm chèn lỗi bao gồm hở mạch, ngắn mạch và gián đoạn kết nối cho các đường tín hiệu và mạch tải, tuân thủ các thông số kỹ thuật thử nghiệm của tiêu chuẩn GB quốc gia, tiêu chuẩn ISO và các tiêu chuẩn của các nhà sản xuất ô tô khác nhau. Là một thiết bị thương mại hoàn thiện, LISUN LIS‑LSCS‑1730 Bộ mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô Thiết bị này có các tính năng như điều khiển độc lập đa kênh, lập trình thời gian, điều khiển từ xa bằng máy tính chủ và tạo báo cáo tự động. Nó giải quyết hiệu quả những khó khăn của phương pháp mô phỏng lỗi thủ công truyền thống như khả năng tái tạo kém và thao tác phức tạp, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong việc xác minh nghiên cứu và phát triển linh kiện, kiểm tra chứng nhận của bên thứ ba và kiểm soát chất lượng linh kiện. Khi các hệ thống kiểm tra điện tử và điện trên xe tiếp tục được cải tiến trong tương lai, Bộ mô phỏng ngắn mạch hở dây dẫn ô tô sẽ phối hợp với các thiết bị mô phỏng nguồn điện khác để nâng cao hơn nữa hệ thống xác minh độ tin cậy hoàn chỉnh cho các linh kiện điện tử trên xe.