某车型AMT 行程传感器电压偏差过大的分析研究

覃波杰，王文群，麻 宜

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）

传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入电信号的器件或装置。简单地说，传感器是把非电量转换成电量的装置。随着汽车电气化程度越来越高，传感器作为电气化不可或缺的一部分，其在汽车上的作用也越来越大，如何保证传感器信号正常工作，是汽车设计过程中的重要一环。

1 行程传感器电压偏差问题背景

某车型的AMT在投放市场后，陆续接到反馈说有车辆在行驶中显示N挡，故障灯亮，车辆加油不走，导致车辆无法正常使用，且该故障为间歇性，熄火断电后重新启动车辆，故障消失。从故障码（表1）显示看，均为AMT行程传感器电压偏差过大导致，属同一类故障问题。

表1 故障码解释及设置条件

2 传感器电压偏差故障原理

在AMT的换挡、选挡、离合行程传感器内有2路输出电压信号，分别为CH1和CH2，传感器电压信号传输给TCM控制器，工作时，TCM会连续监测AMT行程传感器中CH1和CH2的信号输出电压，并将CH1和CH2的信号电压进行对比校验，如果2路信号输出电压差值大于设定值，TCM会报故障码，点亮故障灯，车辆会进入故障模式，如图1所示。若车辆熄火后重新启动，TCM连续监测AMT行程传感器中CH1和CH2偏差值小于设定值，则故障码取消，车辆恢复正常。

图1 电压偏差故障原理

3 电压偏差故障潜在因素

对于传感器信号的传递，其路径的相关零件主要为：传感器、线束和TCM控制器。传感器接线原理如图2所示。根据电路电压公式U=I×R，可知电路中影响电压的因素有电流和电阻，在电源输出和电器负载恒定的情况下，影响电压的因素只有电阻，因此传感器电压偏差问题从查找影响整个回路电阻的潜在因素着手。从图2中可以看出，影响回路电阻主要有TCM控制器、线束、传感器，以及三者之间的连接配合。

图2 传感器接线原理

4 影响因素的排查

为查找到影响电压偏差的潜在因素，需在故障车上进行故障再现排查，找出问题根本原因。

4.1 TCM控制器排查

针对故障车辆，检测TCM控制器接插口的传感器信号针脚电压值，和TCM控制器内部软件读取到的传感器信号电压值进行对比，如表2所示。通过数据显示，TCM控制器接插件检测值和TCM软件读取值基本一致，并且检测值和读取值的2路信号CH1和CH2都存在偏差，且偏差一致，故认为TCM控制器无异常。

表2 TCM控制器检测数据

4.2 线束排查

1）实时监测故障车辆的传感器2路信号CH1和CH2。

2）当触碰或晃动传感器侧的线束时，发现传感器信号的电压值发生变化。

3）然后再触碰传感器侧的接插件，传感器信号的电压值也会发生变化。

4）同时检测TCM控制器接插口和传感器接插口之间的电阻，发现2路信号CH1和CH2的电路电阻存在较大差异，其中一路电阻异常偏大。

故推测传感器侧线束及接插件可能是潜在问题。

4.3 传感器排查

剖开传感器上盖，在发生故障时，检测传感器侧内部2路信号CH1和CH2针脚的电压值，将两者进行对比，检测结果显示传感器内部输出的2路信号CH1和CH2的电压值一致，故认为传感器内部无异常。

5 电压偏差的原因分析

通过上述排查，初步确认线束及与传感器配合的接插件是该问题发生的部件，故对线束及接插件作进一步分析。对故障车传感器和线束接插件的端子进行解剖，如图3所示。经观察发现，端子表面接触点已经磨损严重，表面镀层已经破损并裸露出端子基材。在端子磨损后，其接触电阻会异常增大，引起信号电压偏差，导致传感器信号输出异常。

图3 故障车端子解剖图

对于端子表面磨损的主要原因如下：端子间存在运动；端子结构简单易失效。

进一步检查，发现线束存在管线布置问题，其主要有3点：①线束弯曲90°以上；②线束绷紧，存在拉紧力；③线束包扎太靠近接插件末端，端子被拉扯。如图4所示。

图4 线束管线问题

对接插件的结构进行分析，当线束接插件与传感器装配好并锁止时，拉扯线束发现接插件存在明显轴向窜动。对于接插件的轴向窜动进行实测，其轴向窜动量约为0.8mm。同时对比其他类型的接插件，其轴向窜动量一般小于0.3mm，因此该传感器接插件存在轴向窜动量过大问题。

观察该AMT行程传感器接插件端子配合结构，如图5所示，其结构为单点接触，母端子弹片为单折弯结构，其端子结构简单且弹片易塑性变形。时间长久，易出现夹紧力不足、接触点不可靠情况。

图5 公端子及母端子配合结构

综上所述，引起AMT行程传感器的电压偏差问题主要是因为线束弯曲紧绷，车辆运行时容易拉扯传感器接插件，而传感器接插件存在轴向窜动，受到线束拉扯后有往复运动，加上其端子结构简单，长期往复运动导致端子易磨损，弹片夹紧力不足，从而使电路接触不可靠，接触电阻增大，从而使电路电压发生变化所致。

6 优化改善的方案

经过上述分析后，确定影响接触电阻变化因素主要为线束布置，以及传感器接插件和端子的结构，故针对这3点进行优化和改善。

从实际应用出发，主要改善3点：①对线束进行重新布置，使线束布置时自然顺畅，无过度弯曲，无紧绷状态，传感器接插件末端包扎预留余量，保证端子不被拉扯；②建议更改传感器接插件型号，更换其他类型的轴向窜动量较少的接插件，减少接插件的轴向窜动量；③更改传感器端子型号，更换为多点接触、弹片结构不易变形的端子，如图6所示。多个独立触点的端子结构在抗振动等恶劣条件下有更好的接触稳定性。

图6 建议改进的端子结构

7 优化方案验证

按照优化方案对车辆的AMT传感器回路进行优化，对同一故障车更换改进后的线束、接插件及端子，测试传感器2路电压信号CH1和CH2，经过车辆的耐久测试，完成测试后其传感器信号电压表现一致性较高，测量2路电路的电阻，均没有明显差异。同时对售后故障率进行统计，优化后车辆的故障率有明显下降，故证明该优化方案可行有效。

8 总结

本文通过阐述某款车型的AMT传感器电压偏差过大问题，通过对该传感器电压偏差的数据收集分析具体原因，提出对应解决措施并验证措施的可靠性，为汽车传感器信号传递的可靠性设计提供一些思路和见解。