关键词：电子电器，诊断，下线检测，EOL，ECU
1. 检测系统概述
1.1 历史及发展
车辆下线检测是指汽车在生产制造过程中，检测零部件功能，控制整车质量的过程，常见的检测流程有尺寸匹配检查，静态功能检查，前束转毂测试，排放检测，雨淋和路试等，其中的整车电子电器质量的检测日趋复杂、重要，本文主要讨论的就是针对电子电器的车辆下线检测系统（本文中简称VTS，Vehicle Test System）。
随着科技的发展，汽车上集成的ECU（Electric Control Unit，控制器）越来越多（保时捷卡宴有超过100个ECU），车辆内部的通讯通过各种不同的总线来实现，常用的有CAN，LIN，MOST，Flexray，Ethernet。
在这种情况下，如何对下线车辆的电子电器系统进行全面的检测，进而保证车辆的质量？假设一辆车有50个ECU，需要检查100个功能，单个功能手动检查要30秒，检查一辆车需要50分钟，这是难以进行批量生产的。
自动化检测系统应运而生，该系统类似于车辆数据的总装车间，将所有车辆需要的数据装入车辆，并对车辆的电器功能做全面的检查。
1.2 功能和定义
在车辆下线之前，需要根据车辆配置完成ECU编码（指ECU的数据写入），基础设定，测试等步骤，VTS就是基于诊断（现在常用的标准是UDS，Unified Diagnostic Service）来完成以上工作，根据总装车间的工段分布，VTS通常会在不同工段设置电检工位：仪表板电器检测工位、车门电器检测工位、预检测工位、加液工位、整车电器功能检测工位、前束和四轮定位、转毂检测、尾气检测及整车电器终检。
VTS的高效工作也取决于高效的车辆生产信息系统，VTS需要从生产信息系统获取车辆订单，包括每辆车的生产识别代码、流水号、生产时间、车型、装备清单、控制器信息等，只有获取了这些信息，VTS才能够正确对车辆进行个性化配置；除此之外，VTS在进行车辆配置的过程中还需要将部分信息上传到生产信息系统，包括车辆各个工位的检测结果，ECU的序列号，重要螺栓的扭矩值，底盘调整值等。
ECU为什么要编码？
ECU编码是根据车辆订单和开发提供的数据对ECU进行配置，在硬件不变的情况下（实现零件在不同车型上的共用），实现ECU特性的改变。比如同一个车型的高配和中配使用同样的BCM，但是高配使用的是氙气灯，中配使用的是卤素大灯，因为两种灯光的输出针脚，功率等特性存在区别，就需要通过BCM的不同编码来实现。在车辆开发过程中，差异化出现的点越晚，生产成本越低，还是以BCM为例，某车型的高配和低配使用同一个BCM零件成本就要低于高低配使用不同的BCM零件，因为前者的差异化出现在制造的最后一个环节，而后者在开发阶段就不同，后续的样件制造，物流配送都要区别开。
下线检测流程为什么要拆分到多个工位？
原因有很多，仅列举可能的几个，首先电检需要匹配车辆的装配情况，比如整车电器功能检测工位就要求车辆装配已经基本完成，各功能已能执行；其次前束和转毂则是由于有专门的设备，所以需要配合设备安排测试；最后就是为了问题早发现，早解决，比如仪表检测工位，车门电器检测工位和预检测，都是为了验证各模块的电器质量，及早发现错装等问题（如果在终检的时候才发现ECU装错，可能需要拆卸数十个已经装好的部件来解决问题）。
1.3 结构
现在的VTS多为基于网络的测试系统，系统内部各组件可以及时交换数据，协同工作。以参考文献中Audi A6L生产线使用的下线检测系统为例说明该类型的结构，该检测系统主要由VTS服务器，参数计算机，测试仪，打印机，AP（Access Point）和Firap组成，各模块的功能如下：
VTS服务器：存储测试程序，控制VTS系统；与生产信息系统通讯，获取车辆订单，上传测试结果等信息；与测试仪通讯，传送测试程序、生产数据等信息给测试仪，获取测试结果；
参数计算机：编制、管理、发布和调试测试程序；
测试仪：运行测试程序，与车辆通讯，获取车辆信息，写入数据；
打印机：分布在各电检工位，打印测试结果；
AP：提供无线网络使测试仪、打印机和服务器能够通讯；
Firap：红外通信设备，用于连接测试仪和前束设备或转毂设备。
已经有无线网了，为什么还需要Firap来连接测试仪和前束、转毂设备？
因为同时会有多个前束和转毂设备，而测试时测试仪需要和设备准确对应，避免测试仪在转毂1中，结果连接了转毂2。
2. 各工位概述
2.1 预检测工位
仪表板检测工位、车门检测工位都可以归入预检测，实际上部分整车厂已经取消了仪表板检测工位和车门检测工位。预检测工位常会安排在仪表板安装完成之后进行，此时网关，仪表，BCM，娱乐系统等控制器都已安装，由于此时算是车辆与VTS系统的首次通讯，通常需要在测试仪中输入车辆的订单。预检测工位会完成已安装ECU的初始化，所谓初始化是指对控制器进行编码，编码依据来源于产品开发部门，另外还有控制器在下线检测过程中需要执行的检测步骤，包括编码，基础设定，标定，测试等。现在的车辆中，很多功能不是由一个控制器负责，因此需要参与该功能的所有控制器都完成了下线检测的步骤之后，该功能才可能正常运行。检测系统在和车辆上任何一个ECU通讯时，首先都会读取ECU的信息（零件号，软件版本，硬件版本等），然后将该信息与生产系统中该车应该安装的ECU的信息做比较，及时发现零件错装的问题。
除了部分已装零件的初始化，对Audi车型来说，还需要在此完成防盗申请，所谓防盗系统的匹配主要是指将涉及到的ECU的信息（会有唯一标识该ECU的序列号）以及该ECU将要安装到的具体车辆的信息（VIN，Vehicle Identification Number）发送给德国大众的服务器，完成ECU和车辆在服务器上的绑定，ECU还会收到服务器发送的密钥，需要将其写入ECU中，这样不合法的ECU装在车辆上时车辆就无法发动。
在每个工位都需要输入车辆订单开始测试吗？
不是，预检测可以在特定控制器中写入车辆的VIN号，这样在后续检测过程中就可以通过读取控制器中的VIN号来对应到车辆的订单号，不需要每次都输入车辆订单号，当然如果发生无法读取VIN号的情况，也可以另外输入车辆订单来获取车辆信息。
2.2 加液工位
加液工位负责完成车辆冷却液（冷却发动机，由水、防冻剂、添加剂组成），空调制冷剂（R134a（1，1，1，2-四氟乙烷）是一种使用最广泛的中低温环保制冷剂），玻璃洗涤液和制动液（液压制动系统中传递制动压力的液态介质，常见的有：醇型，合成型，矿油型）的添加。其中制动液的添加涉及到与ESP的通讯，加液设备有单独工作的，也有并入VTS系统中的，但是加液过程都是类似的，按照定义的操作步骤，执行ESP的相关routine（UDS Service ID $31 RoutineControl），执行过程中需配合加液设备的动作。
2.3 整车电器功能检测工位
基本完成整车零部件安装之后，就需要为车辆首次发动做准备了，此时来到了整车电器功能检测工位，此工位会完成所有控制器的初始化和测试，即将所有ECU需要的数据都写入，并完成部分ECU的基础设定，还需要执行ECU的测试项，测试项包括自动测试和人工测试，该工位往往是所有电检工位中任务最重，问题最多的。
初始化部分包括ECU数据写入（$2E WriteDataByIdentifier）、部分ECU的基础设定（$31 RoutineControl）、车辆防盗匹配（包括钥匙学习）：此处会完成所有ECU的数据写入，即便在预检测时，部分ECU已经写入过数据，因为生产时要求即便预检测执行失败或者没有执行的时候，整车电器检测工位也需要能保证车辆完成所有电检（之前执行失败的原因已经解决），顺利下线。由于车辆ECU数量较多，实际操作过程中通常将ECU按所在总线区分，采用并行数据写入的方法。过程中数据写入量大，操作控制器数量多，易出现偶发的写入报错，具有trace记录困难，分析难度较大的特点，生产中会参考之前项目经验，对并行的设计进行优化。为减少写入过程中的总线负载，可以使用诊断服务（$28 CommunicationControl）控制部分ECU停止发送报文，完成数据写入之后再恢复ECU的功能。初始化部分的基础设定包括车窗的位置学习，天窗的位置学习，空调的风门匹配，因为控制器开发时不知道执行器安装之后的状态，所以在完成装配之后，控制器需要控制执行器动作，了解起止位置。在完成以上内容之后，需要删除所有ECU的DTC（Diagnostic Trouble Code，故障码），因为完成了数据写入、基础设定和防盗匹配之后，很多Active的DTC会变成Passive，可以被清除掉，另外在此清除之后，不再允许对ECU再清除DTC（$14 ClearDiagnosticInformation, $04 Clear/reset emission-related diagnostic information），因为后续测试过程中产生的DTC可能代表车辆存在某种故障。
测试部分包含自动测试（$31，$2F InputOutputControlByIdentifier，$22 ReadDataByIdentifier）和人工测试，自动测试项中由$31诊断服务激活的是ECU开发时设计好的检查ECU及其输入输出功能的例程（比如BCM可能有依次测试车辆内部外部灯光的例程），由$2F激活的是对ECU特定输入输出的测试（比如外后视镜的加热功能的激活），$22用于读取测试过程中的特定参数，比如routine的运行状态和结果，或是某个特定的状态值；人工测试则是ECU无法独立完成的检测项，主要包括执行器和传感器的测试，例如车辆喇叭是否正常工作（执行器），座椅的乘客监测传感器是否正常工作（传感器）都需要操作人员的参与。在测试过程中，ECU在执行诊断命令时，如果发现I/O异常，则会生成DTC，操作人员在观测到不正常的功能时则会在测试上输入，这样不论是DTC或者功能不正常，最终都会打印在本次测试的结果中。测试项中的大部分是由开发部门定义的，小部分则是来源于生产或者销售的问题反馈。
完成初始化和测试之后，会有读取所有ECU的DTC（$19 ReadDTCInformation），除了由于生产流程没有完成（ACC，MFK等ECU的标定会在前束进行，未标定前会有DTC）导致的DTC，只要出现DTC就会导致检测不合格，技术人员需要据此分析故障原因。
关于测试项设计的思考？
ECU往往集成了部分的自诊断功能，当ECU检测到内部或者I/O出现问题时，就会产生DTC并记录该问题，例如，如果车辆的近光灯坏了，BCM监测到对应针脚的电流或电压异常，就会生成DTC。对于ECU已经集成的自诊断功能，在生产线上是不需要再次去做相应测试的，但是这一块工作，生产线无法完成，同时开发由于远离生产，而且很多测试需求都是沿用之前的设计，故而难以避免增加了很多没有必要的测试。
2.4 前束工位
前束工位（各主机厂工位、设备和检测项会存在不同）完成车辆的称重，四轮定位（调整车轮前束和外倾，使其符合开发部门的定义），大灯调整，控制器标定（ACC、多功能摄像头、变道辅助和抬头显示等）。与预检测和整车功能检测工位不同，前束工位、转毂工位和加液工位除了要完成VTS与车辆的信息通讯以外，还需要进行VTS与检测设备（加液设备，前束设备，转毂设备）的信息通讯。在ACC的标定时，测试仪会首先告诉前束设备将ACC标定目标板移动到车辆正前方，处于ACC的检测范围之内，然后测试仪会向ACC发送诊断指令，要求ACC开始标定，标定过程类似于数码相机的自动调焦，用户操作激活数码相机的自动调焦功能，调焦过程均由数码相机完成，ACC接收到测试仪的命令之后就会开启标定过程，如果一切正常，ACC就能成功标定。前束工位常常会将四轮定位、灯光调整和控制器标定设计为并行测试，节省工时，但是并行中也会有一定的先后逻辑关系，需要根据实际情况设计。
2.5 转毂工位
转毂工位按先后顺序会依次完成发动机预检、动态测试、制动力测试、转毂后测试和尾气测试，主要是检测车辆动态运行过程中的性能，特定时间的车速甚至会超过100km/h，在转毂测试之前，需要前面的测试都合格了才可以进行。在测试中，部分控制器需要激活工厂生产模式，例如ACC的生产模式可以关闭ACC的特定功能，因为测试是在封闭房间中进行，如果ACC功能被激活，车辆前方的障碍物可能会导致车辆紧急制动，引发事故。尾气检测是在按照排放标准，在怠速运行中检测排放气体中碳氢和一氧化碳的含量。
2.6 终检
终检工位是车辆下线检测的最后一步，是车辆下线前的最终检查，此时车辆已经完成了所有电器安装、编码、匹配和标定的工作。该工位会完成车辆所有检测结果的确认，控制器安装状态的确认，关闭车辆工厂生产模式等。
参考文献：
AUDIA6轿车电器系统质量检测技术研究 姜新明 吉林大学
标签：电子电器,下线,检测
