線束耐久特性與觸點壓降測試方法的研究

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壓降測試方法，并針對這2種測試方法進行試驗驗證。以下為正文。

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證就顯得尤為重要。本文線束工程師之家主要介紹下線束耐久特性與觸點壓降測試方法的研究。

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壓降測試，標(biāo)準(zhǔn)中提到的方法在實際測試中并不適用，因為該方法需要的測試設(shè)備較多，且需要在熱平衡后進行測量；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壓降測試方法，并針對這2種測試方法進行試驗驗證。

1 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，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。

2 線束端子觸點壓降測試

直接測試法

QC/T29106-2014 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了線束端子觸點壓降的測試方法：首先按示意圖（圖 4）進行電路連接，查表2確定試驗電流，然后對電路通恒定電流。當(dāng)溫度測量點連續(xù) 5 次的溫度讀數(shù)差小于±2 ℃，即達到熱平衡狀態(tài)，此時分別測量點A和點 B、點 A 和點 C、點 C 和點 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A和點C之間的電壓降；UCD 為測量點C和點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A和點C之間的電阻；RCD 為測量點C和點D之間的電阻。

由QC/T29106-2014給定的不同截面積導(dǎo)線對應(yīng)的電壓降和試驗電流即表2中的值，可以計算出不同導(dǎo)線對應(yīng)壓接點的接觸電阻，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中測量計算的壓接點接觸電阻應(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)線壓接點接觸電阻 RAB 均小于表3中值，即導(dǎo)線與端子觸點壓降符合標(biāo)準(zhǔn)QC/T29106-2014的要求，測試結(jié)果表明線束觸點壓降符合要求，該方法能有效地進行觸點壓降測試。

3 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從而分析線束的耐久特性；

2）傳統(tǒng)的觸點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到熱平衡后進行；本文中提出的采用測量接觸電阻來間接測量觸點壓降的方法，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：湯梓紅