汽車線束耐久特性與觸點(diǎn)壓降測試方法的研究

隨著汽車電氣化與智能化水平的逐漸提高，線束的數(shù)量日益龐大。雖然總線技術(shù)在現(xiàn)代汽車中廣泛應(yīng)用，使得導(dǎo)線及接插件的數(shù)量進(jìn)一步減少，龐大的線束系統(tǒng)得到精簡，提高了線束的輕量化水平，但是線束作為汽車電路的基本網(wǎng)絡(luò)主體，在汽車電氣系統(tǒng)中的地位仍然無法替代。汽車線束分布在汽車的各種角落，按照主要結(jié)構(gòu)可分成駕駛室線束、底盤線束和發(fā)動機(jī)線束。其中駕駛室中的門線束長時間在反復(fù)伸縮下工作；底盤線束長時間在高低溫和泥浸漬環(huán)境下工作；發(fā)動機(jī)線束大部分時間在高溫和高油的環(huán)境下工作，并且在發(fā)動機(jī)啟動瞬間必須承擔(dān)瞬態(tài)電流的沖擊。汽車線束如果不能適應(yīng)在這些極端環(huán)境下工作，必然導(dǎo)致起火、短路、腐蝕老化等故障，進(jìn)而直接影響汽車行駛安全，導(dǎo)致事故的發(fā)生。為了保證汽車的安全性，對汽車線束的測試驗(yàn)證就顯得尤為重要。

汽車線束標(biāo)準(zhǔn)主要有QCn29005-1990《汽車用低壓電線束質(zhì)量分等》、QCn29009-1991《汽車用電線接頭技術(shù)條件》、QC/T29106-2014《汽車電線束技術(shù)條件》。在線束測試方面，國內(nèi)主要遵循QC/T29106-2014 標(biāo)準(zhǔn)，但是這套標(biāo)準(zhǔn)在電性能測試方面存在諸多不足：其中對于電性能測試中的觸點(diǎn)壓降測試，標(biāo)準(zhǔn)中提到的方法在實(shí)際測試中并不適用，因?yàn)樵摲椒ㄐ枰臏y試設(shè)備較多，且需要在熱平衡后進(jìn)行測量；而對于耐久特性測試，標(biāo)準(zhǔn)中更是沒有提及。針對標(biāo)準(zhǔn)中電性能測試在這2個測試項(xiàng)目中存在的不足，本文中基于 QC/T 29106-2014 標(biāo)準(zhǔn)，提出了新的耐久特性測試和觸點(diǎn)壓降測試方法，并針對這2種測試方法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

耐久特性測試

耐久特性測試的目的主要是確保負(fù)載類線束在滿負(fù)荷工作情況下工作一段時間后，導(dǎo)線的溫度不能超過故障溫度并且線路中的熔斷器、接插件、繼電器等電器設(shè)備不能出現(xiàn)燒毀的現(xiàn)象。在QC/T29106-2014標(biāo)準(zhǔn)中并沒有提到耐久特性測試。

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，傳統(tǒng)的耐久特性測試方法為：對測試電路輸入一定時間的過載電流后使用溫度傳感器測量導(dǎo)線的溫度，通過觀察導(dǎo)線的溫度及外觀來判斷測試是否合格。傳統(tǒng)的耐久特性測試中使用的是溫度傳感器來測量導(dǎo)線溫度，這種方法只能反映導(dǎo)線某個測量點(diǎn)的溫度，并不能反映整個導(dǎo)線的溫度。因此本文中提出了使用紅外熱成像儀測量導(dǎo)線溫度的方法，該方法能直觀快速地從整體觀測被測線束的溫度。圖1為改進(jìn)的線束耐久特性測試原理圖。過載電流的計算公式為:

（1）式中：Io 為過載電流；K 為過載電流系數(shù)；IA 為熔斷器額定電流。過載電流系數(shù)K與熔斷器的種類有關(guān)：Jcase和Mega熔斷器K取135%；Midi和BF熔斷器K取145%。

圖2為某車型電器盒線束進(jìn)行耐久特性測試的熱成像圖，圖3為線束溫度趨勢圖。該線束回路熔斷器為20 A的Jcase熔斷器，過載電流:

通過測試發(fā)現(xiàn)，電器盒線束在通30 min的過載電流后導(dǎo)線最高溫度不超過98℃，小于導(dǎo)線的故障溫度105℃。測試結(jié)果顯示電器盒線束耐久特性測試合格，該方法能有效測試線束耐久特性。

導(dǎo)線溫度T與導(dǎo)線發(fā)熱量Q有關(guān)，導(dǎo)線發(fā)熱量Q根據(jù)式（2）計算：

（2）式中：I為導(dǎo)線電流計算值；R為導(dǎo)線電阻計算值；t為導(dǎo)線通電時間；ρ 為銅的電阻率；l 為導(dǎo)線長度；s 為導(dǎo)線截面積。

本次試驗(yàn)中101、102、108導(dǎo)線的參數(shù)見表1。根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)計算得出101、102、108導(dǎo)線 I2R值 分 別 為 22.7、293.6、317.3，即 導(dǎo) 線 發(fā) 熱 量Q108＞Q102＞Q101 ， 從 而 得 出 導(dǎo) 線 溫 度T108＞T102＞T101 ，與熱成像儀測量出的導(dǎo)線溫度趨勢（圖3）符合。

線束端子觸點(diǎn)壓降測試

1 .直接測試法

QC/T29106-2014 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了線束端子觸點(diǎn)壓降的測試方法：首先按示意圖（圖 4）進(jìn)行電路連接，查表2確定試驗(yàn)電流，然后對電路通恒定電流。當(dāng)溫度測量點(diǎn)連續(xù) 5 次的溫度讀數(shù)差小于±2 ℃，即達(dá)到熱平衡狀態(tài)，此時分別測量點(diǎn)A和點(diǎn) B、點(diǎn) A 和點(diǎn) C、點(diǎn) C 和點(diǎn) D 之間的電壓，導(dǎo)體壓接區(qū)電壓降按式（3）計算：

（3）式中：UAB 為導(dǎo)線壓接區(qū)電壓降；UAC 為測量點(diǎn)A和點(diǎn)C之間的電壓降；UCD 為測量點(diǎn)C和點(diǎn)D之間的電壓降。根據(jù)QC/T29106-2014要求，計算出的電壓降UAB 應(yīng)不大于表2中給定的電壓降。

2. 間接測試法

線束端子觸點(diǎn)壓降產(chǎn)生的本質(zhì)是端子與導(dǎo)線壓接時產(chǎn)生的接觸電阻，接觸電阻包括收縮電阻、導(dǎo)體電阻、膜層電阻三部分。因此本文中提出了一種間接測量線束端子觸點(diǎn)壓降的方法——電阻測量法。該測試方法操作簡單，只需一臺高精度毫歐表即可完成。本文中線束電阻測量選用的是精確度為1 μΩ 的TH2516B型低電阻測試儀。圖5為間接測量法示意圖，圖中AB為導(dǎo)線與端子的壓接區(qū)，試驗(yàn)中只需測量AC與CD之間的電阻即可通過公式（4）計算出壓接區(qū)接觸電阻。

（4）式中：RAB 為導(dǎo)線壓接區(qū)接觸電阻；RAC 為測量點(diǎn)A和點(diǎn)C之間的電阻；RCD 為測量點(diǎn)C和點(diǎn)D之間的電阻。

由QC/T29106-2014給定的不同截面積導(dǎo)線對應(yīng)的電壓降和試驗(yàn)電流即表2中的值，可以計算出不同導(dǎo)線對應(yīng)壓接點(diǎn)的接觸電阻，如表3所示。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定電壓降 UAB 應(yīng)不大于表 2 中給定電壓降的要求，本次間接測量法試驗(yàn)中測量計算的壓接點(diǎn)接觸電阻應(yīng)不大于表3中的規(guī)定。

表4是某車型部分導(dǎo)線測量結(jié)果，可以看出所有導(dǎo)線壓接點(diǎn)接觸電阻 RAB 均小于表3中值，即導(dǎo)線與端子觸點(diǎn)壓降符合標(biāo)準(zhǔn)QC/T29106-2014的要求，測試結(jié)果表明線束觸點(diǎn)壓降符合要求，該方法能有效地進(jìn)行觸點(diǎn)壓降測試。

結(jié)論

以 QC/T29106-2014 為測試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，針對標(biāo)準(zhǔn)中電性能測試方法的不足提出了新的測試方法，得出以下結(jié)論：

1）傳統(tǒng)的耐久特性測試使用溫度傳感器記錄線束溫度，該方法只能測量導(dǎo)線某個點(diǎn)的溫度；本文中提出的使用熱成像儀測量導(dǎo)線溫度，可以動態(tài)直觀的觀察包括接插件、導(dǎo)線、電器設(shè)備在內(nèi)的整個線束系統(tǒng)的溫度，并且可以快速找到最高溫度點(diǎn)從而分析線束的耐久特性；

2）傳統(tǒng)的觸點(diǎn)壓降測試采用的是直接測量法，該方法需要的測試設(shè)備比較多，且需要在恒定電流通電達(dá)到熱平衡后進(jìn)行；本文中提出的采用測量接觸電阻來間接測量觸點(diǎn)壓降的方法，只需毫歐表即可，不需要搭建測試電路，比傳統(tǒng)方法更加簡潔、更加高效。

審核編輯 ：李倩