汽車特殊導線總成的應(yīng)用及故障分析

汽車特殊導線總成的應(yīng)用及故障分析摘要：汽車工業(yè)高速發(fā)展，汽車走進了千家萬戶，改變?nèi)嗣竦某鲂蟹绞?，給人民生活帶來極大便利。隨著區(qū)域鏈、智聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)迭代發(fā)展，新技術(shù)運用到汽車產(chǎn)品中，特別是智能座艙顛覆性運用，極大的提升用戶體驗滿意度。與此同時，汽車控制器模塊增多、模塊之間的信號交付逐漸增多，對于汽車信號傳輸頻率、抗干擾性提出了更高的要求。因此，需深入了解汽車特殊導線總成的基礎(chǔ)特性以及未來汽車特殊導線總成的應(yīng)用場景，尤為重要的是學以致用，當汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，理論分析，試驗驗證，得出解決方案。關(guān)鍵詞：汽車；HSD插件；FAKRA插件；線纜；特性阻抗；壓接引言線束不僅是汽車中的組成部分，也是連接整車用電器、模塊的重要零件，保證汽車功能運行的載體，更是確保整車舒適性、可靠性的核心硬件。隨著汽車科技快速發(fā)展，車機、控制器芯片迭代升級，傳統(tǒng)的LIN、CAN線束已滿足不了汽車信號交付速率的要求，HSD、FAKRA高頻插件、特殊線纜應(yīng)用而生，蓬勃發(fā)展。相對傳統(tǒng)的線束插件，HSD、FAKRA插件對高頻性能要求更為苛刻，因此端子壓接、加工工藝尤為重要，否則會影響產(chǎn)品的特性阻抗，可能導致信號間斷丟失、儀表顯示屏顯示異常等市場問題。1.特殊導線總成的運用及特性1.1特殊導線總成的運用隨著汽車配置升級，特殊導線總成常態(tài)化運用比重變大，成本占比隨之提高。主要運用有：主機到大屏（分離式），360模塊到前后左右攝像頭，TBOX到主機，人臉識別到前后左右攝像頭。以10萬左右自主品牌車配置為例，一般特殊導線數(shù)量在10~15根，數(shù)量占比還是很大的。特殊導線總成由高頻插件及線纜、包裹膠帶組成。插件分HSD、FAKRA兩種插件，其中國外插件廠家主流有羅森伯格、泰科等，國內(nèi)廠家有信翰、電連等，不同品牌插件interface相同，但不同廠家設(shè)計理念存在差異，端子、護套物理結(jié)構(gòu)存在細微差異。例：端子插拔力不同。為此，不同品牌插件互配使用時，需謹慎，務(wù)必充分驗證。特殊導線端子壓接、線纜加工等過程控制與產(chǎn)品可靠性密切相關(guān)，因此特殊導線的生產(chǎn)加工對自動化設(shè)備要求高。1.2特殊導線總成的特性汽車零部件中，特殊導線總成相對屬于“小件”，二級物料相對少，組裝裝配相對簡單，主要由接插件和線纜組成。根據(jù)物理結(jié)構(gòu)、傳輸速率，插件分為HSD、FAKRA兩類，線纜主要分為RG174、RTK031、RG174LL、Dacar535、Dacar636、Dacar566等，不同線纜線芯直徑不同、耐彎曲次數(shù)存在差異。HSD主要性能：傳輸頻率：0-2GHz，特性阻抗100Q，最大承載電流3A；常規(guī)使用線纜：Dacar535、Dacar636(0.14)、Dacar566(0.4)等；孔位：4個PIN腳。FAKRA主要性能：按物理結(jié)構(gòu)大小分為常規(guī)FAKRA和MiniFAKRA。MiniFakra較常規(guī)Fakra更具空間優(yōu)勢，使用量相對較少，單port暫無成本優(yōu)勢；加工工藝方面：常規(guī)Fakra主流有二代機加工、三代沖壓，三代為匹配自動化生產(chǎn)設(shè)計且成本較低。常規(guī)Fakra傳輸頻率：0-6GHz，特性阻抗50Q；MiniFakra傳輸頻率：0-20GHz，特性阻抗50Q；常規(guī)使用線纜：RG174(0.14)、RTK031(0.4)等；孔位：常規(guī)1個PIN腳，四合一使用MiniFakra為4個PIN；由于帶寬需求、成本等因素，除四合一使用MiniFakra外其余基本都使用常規(guī)Fakra。1.3高頻性能關(guān)鍵特性：特性阻抗是指電纜無限長時的阻抗。電纜的特性阻抗是一個復雜的特性，它是由電纜的各種物理參數(shù)如：電感、電容、電阻的值決定的，而這些值又取決于導體的形、同心度、導體之間的距離以及電纜絕緣層的材料。特性阻抗決定了傳輸效果的好壞，同樣也是影響信號完整性問題的關(guān)鍵。此外，插入損耗、回波損耗、近端串擾性能、結(jié)合溫度振動也是關(guān)鍵性能，是可靠性的重要指標。2.特殊導線總成的故障分析特殊導線總成技術(shù)相對成熟，產(chǎn)品可靠性穩(wěn)定，因特殊導線總成造成的市場問題不多，偶爾也有。以偶發(fā)多媒體黑屏、閃屏為例，進行探討。顯然多媒體顯示異常問題很多，常見原因主機軟件bug異常、大屏單件損壞等。接下來，介紹主機、大屏功能正常情況下，線纜單件質(zhì)量引起的故障，線纜排查方法。2.1換件排除法偶發(fā)故障，因故障難以復現(xiàn)，排查難度較高，需工程師理論知識扎實、理清思路對故障進行排查。對多媒體顯示系統(tǒng)：主機、大屏、線束進行現(xiàn)場檢查，通過“望”確認單件表面是否破損，通過”問”了解故障發(fā)生的工況及場景，通過“思”理論結(jié)合故障件分析潛在失效原因，理清故障排查思路，鎖定根本原因，快速解決故障。依次更換新的主機、大屏，持續(xù)操作看功能是否正常，必要時進行周期性的過顛簸路路試驗證，排除因為芯片、軟件BUG引起的主機、大屏單件質(zhì)量問題，可以進一步聚焦特殊導線的問題。2.2故障件高頻特性阻抗測試：特殊導線總成的物理特性、高頻性能，特別是阻抗、電阻，會直接影響到顯示系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性。首先拆除線束音視頻的轉(zhuǎn)接線束，肉眼識別線束表面是否破損，線芯是否外露，端子孔位是否異常，有無明顯變大，若不能充分判斷其異常，則可通過輔助設(shè)備測試故障線束的性能，進一步判斷。特性阻抗測試設(shè)備：阻抗測試儀。測試方法：LVDS線束長度860mm，高頻參數(shù)的測試使用2顆板端連接器并焊接兩塊HSD高頻測試專用PCB。測試要求：要求100±10毫歐，若測試結(jié)果超過要求100±10毫歐，則是特殊導線總成故障。2.3故障件物理特性測試測試設(shè)備：端子刨面儀。測試方法：故障件端子進行剖面分析。測試要求：全部壓接合格（端子故障件的壓接剖面均不存在空洞，且導線在端子內(nèi)壓縮率滿足壓接要求）。若測試結(jié)果：端子故障件的壓接剖面均存在空洞、則壓接不良。例如其它常見壓接不良有：壓接翼未閉合、壓接不充分，導體末變形、壓接翼未包住導體、端子壓接翼外翻。特性阻抗與特性電阻，僅一字之差卻有本質(zhì)上差異，同時也存在緊密聯(lián)系，電阻異常導致阻抗異常?？梢姡俗訅航悠焚|(zhì)直接影響端子傳輸性能，壓接齒合長度及壓接高度影響特性阻抗，對產(chǎn)品品質(zhì)影響很大。以上，依次更換新的主機、大屏，模擬故障復現(xiàn)時的操作，必要時跑顛簸路驗證，功能正常排查主機、大屏單件問題；其次，通過端子肉眼物理結(jié)構(gòu)排查，借助電子設(shè)備對端子壓接分析、特性阻抗測試，鎖定端子壓接不到位，引起的特性阻抗差異，導致顯示系統(tǒng)特性阻抗不匹配，導致系統(tǒng)異常。3.結(jié)語隨著國家汽車產(chǎn)業(yè)配套設(shè)施的完善，法律法規(guī)的健全，全球經(jīng)濟復蘇，未來汽車產(chǎn)業(yè)一定會顛覆性發(fā)展，電動汽車、自動駕駛等技術(shù)的運用定會是汽車的標配，與此同時特殊導線總成的運用會越來越多。FAKRA因成本低，體積小，運用常景會延伸，未來趨勢HSD可能會被FAKRA替代。同時網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化已高度融合，對于模塊之間信號的交付的速度、寬帶要求提升，百兆、千兆以太網(wǎng)運用而生，同樣