汽車電線束試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與方法的研究

劉志英

（北京汽車研究總院有限公司，北京 101300）

汽車線束是連接汽車電子電器部件并使之發(fā)揮功能的組件，是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，主要由銅制插接件 （插頭、插座）和塑料護(hù)套、電線等組成，插接件與電線壓接后安裝在塑料護(hù)套內(nèi)，電線以線束捆扎、膠帶包裹構(gòu)成。電線束在整車中的作用是將電氣系統(tǒng)的電源信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行傳遞和交換，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的功能和要求。

汽車線束遍布汽車的各個(gè)角落，有在高溫環(huán)境下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)線束、機(jī)艙線束，有在塵土飛揚(yáng)、水、泥浸漬環(huán)境下工作的底盤線束，有跨接在門與車身之間長(zhǎng)期反復(fù)伸縮的車門線束，有承載著大功率器件長(zhǎng)期滿負(fù)荷或過(guò)載工作的電力線束等，這些線束隨著車輛在高溫高濕的南方沿海、嚴(yán)寒的東北地區(qū)等惡劣的環(huán)境下工作，同時(shí)經(jīng)受著電氣熱負(fù)荷、機(jī)油汽油的浸蝕、顛簸振動(dòng)等條件的洗禮。所以要保證汽車線束的品質(zhì)，必須從設(shè)計(jì)、選材、制造工藝、試驗(yàn)及裝配等各個(gè)環(huán)節(jié)加以重視。

1 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)解析

現(xiàn)行的汽車線束標(biāo)準(zhǔn)主要是QC／T 29106《汽車低壓電線束技術(shù)條件》及各企業(yè)的企標(biāo)，試驗(yàn)項(xiàng)目大概有：檢驗(yàn)端子與導(dǎo)線或?qū)Ь€接點(diǎn)的壓接品質(zhì)、接點(diǎn)的防水性能、線束的耐高低溫及濕熱性能、耐鹽霧性能及耐振動(dòng)性能。如果按照這些條款進(jìn)行試驗(yàn)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果不盡如人意，如QC／T 29106中第4.11、4.12條高低溫及濕熱試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)要求在不工作狀態(tài)下貯存8h，再在常溫下放置24h后，檢驗(yàn)電線束的包扎是否松散、絕緣護(hù)套是否脫開(kāi)、電線導(dǎo)通率是否為100%；再如第4.14條耐鹽霧試驗(yàn)：電線束經(jīng)48h中性鹽霧試驗(yàn)后導(dǎo)通率應(yīng)為100%，無(wú)短路、錯(cuò)路現(xiàn)象；還有振動(dòng)試驗(yàn)，按QC／T 413規(guī)定的耐振動(dòng)性能來(lái)試驗(yàn)，但線束如何安放？標(biāo)準(zhǔn)中并未明確，而且振動(dòng)后檢驗(yàn)的內(nèi)容主要也只是外觀，無(wú)電性能方面的檢驗(yàn)。如上種種，經(jīng)過(guò)多年的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些試驗(yàn)項(xiàng)目不能完全驗(yàn)證線束及其輔材的材質(zhì)、設(shè)計(jì)及工藝，不能完全達(dá)到試驗(yàn)驗(yàn)證的目的。

2 試驗(yàn)分類

汽車線束試驗(yàn)按結(jié)構(gòu)及材料分為接觸件試驗(yàn)和線束試驗(yàn)；按試驗(yàn)類別分為機(jī)械性能試驗(yàn)、電性能試驗(yàn)、耐環(huán)境試驗(yàn)。機(jī)械性能試驗(yàn)包含振動(dòng)試驗(yàn)；電性能試驗(yàn)除線束本身的通斷檢驗(yàn)、觸點(diǎn)壓降測(cè)試外又可分為短路試驗(yàn)、堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)和耐久試驗(yàn)；耐環(huán)境試驗(yàn)分為耐高低溫及濕熱試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、防水、防塵試驗(yàn)等。另外根據(jù)線束本身的安裝及工作特點(diǎn)還需進(jìn)行撓曲度試驗(yàn)；線束的塑料皮、波紋管等塑料件需進(jìn)行燃燒試驗(yàn)、耐臭氧試驗(yàn)等。

接觸件的機(jī)械性能試驗(yàn)主要是檢測(cè)端子的材質(zhì)、端子與導(dǎo)線的壓接品質(zhì)，如QC／T 29106中4.4壓接要求、彎折試驗(yàn)、橫斷面檢測(cè)、拉力及電壓降測(cè)試等，其要求和試驗(yàn)方法都比較詳細(xì)；機(jī)械性能試驗(yàn)還包括插入力、拔出力測(cè)試，此部分試驗(yàn)要求和方法在QC／T 417.1中有詳細(xì)闡述，這里不再贅述。

下面主要介紹QC／T 29106里沒(méi)有提及的試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)方法，見(jiàn)表1。

表1 QC／T 29106中未提及的試驗(yàn)項(xiàng)目

3 電性能試驗(yàn)

線束的電性能試驗(yàn)主要考察線束的設(shè)計(jì)，如線徑的選擇、熔斷器的選用以及導(dǎo)線和熔斷器的品質(zhì)。如果使用了劣質(zhì)熔斷器或?qū)Ь€，在規(guī)定的電流下熔斷器不能立刻斷開(kāi)，就可能導(dǎo)致線束發(fā)熱起火。因此必須對(duì)相關(guān)線路進(jìn)行電性能測(cè)試。線束的電性能試驗(yàn)一般分為短路試驗(yàn)、耐久試驗(yàn)和電機(jī)線束的堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)。

1）線束短路試驗(yàn) 發(fā)生短路時(shí)，要求線路中的熔斷器應(yīng)在一定時(shí)間內(nèi)熔斷以保護(hù)電線、插接件等。試驗(yàn)方法及測(cè)試圖如圖1所示。連接待試驗(yàn)線束和測(cè)試設(shè)施，打開(kāi)直流穩(wěn)壓電源并調(diào)整至試驗(yàn)電壓，打開(kāi)數(shù)據(jù)采集設(shè)備并設(shè)定好各參數(shù)。閉合K1、K2，觀察待測(cè)線束的電線、插接件及熔斷器有無(wú)燒損情況，同時(shí)采集電路短路時(shí)的最大電流及短路時(shí)間、蓄電池端最低電壓。期間如果熔斷器未熔斷而電線絕緣皮熔化、插接件熔化變形或短路時(shí)間大于規(guī)定值，則說(shuō)明設(shè)計(jì)有缺陷或零部件品質(zhì)有問(wèn)題需整改。

2）線束耐久試驗(yàn) 負(fù)載類線束在滿負(fù)荷或超負(fù)荷工作一定時(shí)間后，要求線束、插接件、熔斷器等不應(yīng)有燒損，導(dǎo)線溫升不應(yīng)超過(guò)規(guī)定值。測(cè)試原理圖見(jiàn)圖2。閉合開(kāi)關(guān)K，設(shè)定電源電壓，調(diào)整模擬負(fù)載電阻RL，使流過(guò)待測(cè)線束 （AB段）的電流為試驗(yàn)電流。用數(shù)據(jù)采集器采集導(dǎo)線溫度，同時(shí)監(jiān)視導(dǎo)線、熔斷器、插接件等的燒損情況，如果在規(guī)定時(shí)間 （如30min）內(nèi)導(dǎo)線溫升低于要求值，導(dǎo)線、熔斷器片 （管）、插接件等沒(méi)有發(fā)生任何異常，則可證明該線束設(shè)計(jì)基本沒(méi)問(wèn)題。

3）電機(jī)線束堵轉(zhuǎn)試驗(yàn) 電機(jī)分帶熱敏電阻或熔斷器保護(hù)和不帶熱敏電阻或熔斷器保護(hù)的2種，與之相應(yīng)的線束堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)也有2種，見(jiàn)圖3和圖4。帶熱敏電阻或熔斷器保護(hù)的電機(jī)堵轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，電機(jī)應(yīng)斷電保護(hù)，其斷電保護(hù)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間可通過(guò)圖3的數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲得；對(duì)不帶保護(hù)的電機(jī)線束可按圖4進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)待測(cè)線束通過(guò)堵轉(zhuǎn)電流一定時(shí)間 （如15min）時(shí)，觀察導(dǎo)線、熔斷器、插接件等有無(wú)燒損情況，通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集導(dǎo)線和插接件溫度，以檢查其溫升是否超標(biāo)，從而判定線束設(shè)計(jì)合理與否。

4）線束撓曲度試驗(yàn) 線束安裝時(shí)一般不能遭受彎曲和扭曲，但在發(fā)動(dòng)機(jī)艙與車身之間、車門與車身之間、前后蓋與車身之間的連接線束必須有彎曲和扭曲，所以此部分線束必須進(jìn)行撓曲度試驗(yàn)，以驗(yàn)證導(dǎo)線、塑料皮、包扎物如波紋管、過(guò)孔膠套等材料的耐久性能。各線束的撓曲度耐久試驗(yàn)次數(shù)一般根據(jù)實(shí)際使用頻次不同而不同，如前門線束耐久試驗(yàn)次數(shù)最多，后門次之；因車輛在各種環(huán)境下運(yùn)行和使用，因此該類線束應(yīng)在高低溫環(huán)境下進(jìn)行耐久試驗(yàn)。某車進(jìn)行的撓曲度耐久試驗(yàn)次數(shù)見(jiàn)表2。

表2 某車進(jìn)行的撓曲度耐久試驗(yàn)次數(shù)

其中對(duì)塑料皮、波紋管等包扎物、過(guò)孔膠套的檢驗(yàn)，可通過(guò)目視或借助放大鏡；而對(duì)導(dǎo)線的檢查，則可在測(cè)試設(shè)備中加上監(jiān)視導(dǎo)線通斷裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

5）振動(dòng)試驗(yàn)及檢測(cè) QC／T 29106中的振動(dòng)試驗(yàn)只給出了振動(dòng)條件和線束的外觀及導(dǎo)通率檢驗(yàn)，并沒(méi)有說(shuō)明安裝方式及狀態(tài)，除此之外很重要的一項(xiàng)是沒(méi)有插接件連接品質(zhì)的檢驗(yàn)，即振動(dòng)期間插頭和插座之間的接觸品質(zhì)。因?yàn)檎駝?dòng)引起插接件的松馳，或接觸界面的磨損，或在接觸界面有不導(dǎo)電的碎片等都可能引起電路瞬斷，造成供電電源或通信瞬斷，從而引發(fā)整車電氣故障，所以在振動(dòng)試驗(yàn)實(shí)施時(shí)有必要對(duì)供電電源、關(guān)鍵傳感器等相關(guān)線束的插接件進(jìn)行電連續(xù)性測(cè)試。

具體操作方法是將待測(cè)線束和與之對(duì)接的線束或電器盒連接好，按實(shí)際裝車狀態(tài)固定在振動(dòng)臺(tái)上，將待測(cè)線束中各電線連接起來(lái)形成一個(gè)回路，將一只120 Ω／2 W的電阻器和直流電源串接其中，調(diào)整電源電壓使回路電流為100 mA。在整個(gè)振動(dòng)試驗(yàn)期間，用數(shù)據(jù)采集儀采集記錄流過(guò)電阻器的電流，分析其是否符合接受要求 （接受要求：流過(guò)電阻器電流≤95 mA的時(shí)間≤1μs）。 測(cè)試電路及接受要求見(jiàn)圖5和圖6。

接受標(biāo)準(zhǔn)也可根據(jù)實(shí)際使用情況自行確定。

另振動(dòng)頻率及加速度的選擇除按QC／T 413要求外，還可在一些典型路況上采集相關(guān)線束部分的路譜，然后通過(guò)迭代、處理，由振動(dòng)臺(tái)加載到待測(cè)線束上來(lái)完成振動(dòng)試驗(yàn)。

總之，汽車線束是包含導(dǎo)線、端子、塑料皮、絕緣包扎物以及電器盒、熔斷器等為一體的組合體，所以線束試驗(yàn)要驗(yàn)證各原材料的品質(zhì)，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、制作工藝等在各工作環(huán)境下的可靠性，確保車輛行駛安全。

［1］ QC／T 29106—2004， 汽車低壓電線束技術(shù)條件［S］.

［2］ QC／T 413—2002， 汽車電氣設(shè)備基本技術(shù)條件［S］.