隨著汽車(chē)電氣化與智能化水平的逐漸提高,,線(xiàn)束的數(shù)量日益龐大,。雖然總線(xiàn)技術(shù)在現(xiàn)代汽車(chē)中廣泛應(yīng)用,使得導(dǎo)線(xiàn)及接插件的數(shù)量進(jìn)一步減少,,龐大的線(xiàn)束系統(tǒng)得到精簡(jiǎn),,提高了線(xiàn)束的輕量化水平,但是線(xiàn)束作為汽車(chē)電路的基本網(wǎng)絡(luò)主體,,在汽車(chē)電氣系統(tǒng)中的地位仍然無(wú)法替代,。汽車(chē)線(xiàn)束分布在汽車(chē)的各種角落,按照主要結(jié)構(gòu)可分成駕駛室線(xiàn)束,、底盤(pán)線(xiàn)束和發(fā)動(dòng)機(jī)線(xiàn)束,。其中駕駛室中的門(mén)線(xiàn)束長(zhǎng)時(shí)間在反復(fù)伸縮下工作;底盤(pán)線(xiàn)束長(zhǎng)時(shí)間在高低溫和泥浸漬環(huán)境下工作,;發(fā)動(dòng)機(jī)線(xiàn)束大部分時(shí)間在高溫和高油的環(huán)境下工作,,并且在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間必須承擔(dān)瞬態(tài)電流的沖擊。汽車(chē)線(xiàn)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(chē)行駛安全,,導(dǎo)致事故的發(fā)生,。為了保證汽車(chē)的安全性,對(duì)汽車(chē)線(xiàn)束的測(cè)試驗(yàn)證就顯得尤為重要,。
汽車(chē)線(xiàn)束標(biāo)準(zhǔn)主要有QCn29005-1990《汽車(chē)用低壓電線(xiàn)束質(zhì)量分等》,、QCn29009-1991《汽車(chē)用電線(xiàn)接頭技術(shù)條件》、QC/T29106-2014《汽車(chē)電線(xiàn)束技術(shù)條件》,。在線(xiàn)束測(cè)試方面,,國(guó)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(cè)試方面存在諸多不足:其中對(duì)于電性能測(cè)試中的觸點(diǎn)壓降測(cè)試,,標(biāo)準(zhǔn)中提到的方法在實(shí)際測(cè)試中并不適用,,因?yàn)樵摲椒ㄐ枰臏y(cè)試設(shè)備較多,且需要在熱平衡后進(jìn)行測(cè)量,;而對(duì)于耐久特性測(cè)試,,標(biāo)準(zhǔn)中更是沒(méi)有提及。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中電性能測(cè)試在這2個(gè)測(cè)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(cè)試和觸點(diǎn)壓降測(cè)試方法,并針對(duì)這2種測(cè)試方法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,。
耐久特性測(cè)試
耐久特性測(cè)試的目的主要是確保負(fù)載類(lèi)線(xiàn)束在滿(mǎn)負(fù)荷工作情況下工作一段時(shí)間后,,導(dǎo)線(xiàn)的溫度不能超過(guò)故障溫度并且線(xiàn)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(méi)有提到耐久特性測(cè)試。
通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn),,傳統(tǒng)的耐久特性測(cè)試方法為:對(duì)測(cè)試電路輸入一定時(shí)間的過(guò)載電流后使用溫度傳感器測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)的溫度,,通過(guò)觀(guān)察導(dǎo)線(xiàn)的溫度及外觀(guān)來(lái)判斷測(cè)試是否合格。傳統(tǒng)的耐久特性測(cè)試中使用的是溫度傳感器來(lái)測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)溫度,,這種方法只能反映導(dǎo)線(xiàn)某個(gè)測(cè)量點(diǎn)的溫度,,并不能反映整個(gè)導(dǎo)線(xiàn)的溫度。因此本文中提出了使用紅外熱成像儀測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)溫度的方法,,該方法能直觀(guān)快速地從整體觀(guān)測(cè)被測(cè)線(xiàn)束的溫度,。圖1為改進(jìn)的線(xiàn)束耐久特性測(cè)試原理圖。過(guò)載電流的計(jì)算公式為:
?。?)式中:Io 為過(guò)載電流,;K 為過(guò)載電流系數(shù);IA 為熔斷器額定電流。過(guò)載電流系數(shù)K與熔斷器的種類(lèi)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(chē)型電器盒線(xiàn)束進(jìn)行耐久特性測(cè)試的熱成像圖,圖3為線(xiàn)束溫度趨勢(shì)圖,。該線(xiàn)束回路熔斷器為20 A的Jcase熔斷器,,過(guò)載電流:
通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn),電器盒線(xiàn)束在通30 min的過(guò)載電流后導(dǎo)線(xiàn)最高溫度不超過(guò)98℃,,小于導(dǎo)線(xiàn)的故障溫度105℃,。測(cè)試結(jié)果顯示電器盒線(xiàn)束耐久特性測(cè)試合格,該方法能有效測(cè)試線(xiàn)束耐久特性,。
導(dǎo)線(xiàn)溫度T與導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱量Q有關(guān),,導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱量Q根據(jù)式(2)計(jì)算:
(2)式中:I為導(dǎo)線(xiàn)電流計(jì)算值,;R為導(dǎo)線(xiàn)電阻計(jì)算值,;t為導(dǎo)線(xiàn)通電時(shí)間;ρ 為銅的電阻率,;l 為導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度,;s 為導(dǎo)線(xiàn)截面積。
本次試驗(yàn)中101,、102,、108導(dǎo)線(xiàn)的參數(shù)見(jiàn)表1。根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)計(jì)算得出101,、102、108導(dǎo)線(xiàn) I2R值 分 別 為 22.7,、293.6,、317.3,即 導(dǎo) 線(xiàn) 發(fā) 熱 量Q108>Q102>Q101 ,, 從 而 得 出 導(dǎo) 線(xiàn) 溫 度T108>T102>T101 ,,與熱成像儀測(cè)量出的導(dǎo)線(xiàn)溫度趨勢(shì)(圖3)符合。
線(xiàn)束端子觸點(diǎn)壓降測(cè)試
1 .直接測(cè)試法
QC/T29106-2014 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了線(xiàn)束端子觸點(diǎn)壓降的測(cè)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(duì)電路通恒定電流。當(dāng)溫度測(cè)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(shí)分別測(cè)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(jì)算:
(3)式中:UAB 為導(dǎo)線(xiàn)壓接區(qū)電壓降;UAC 為測(cè)量點(diǎn)A和點(diǎn)C之間的電壓降,;UCD 為測(cè)量點(diǎn)C和點(diǎn)D之間的電壓降,。根據(jù)QC/T29106-2014要求,計(jì)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(cè)試法
線(xiàn)束端子觸點(diǎn)壓降產(chǎn)生的本質(zhì)是端子與導(dǎo)線(xiàn)壓接時(shí)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(cè)量線(xiàn)束端子觸點(diǎn)壓降的方法——電阻測(cè)量法。該測(cè)試方法操作簡(jiǎn)單,,只需一臺(tái)高精度毫歐表即可完成,。本文中線(xiàn)束電阻測(cè)量選用的是精確度為1 μΩ 的TH2516B型低電阻測(cè)試儀。圖5為間接測(cè)量法示意圖,,圖中AB為導(dǎo)線(xiàn)與端子的壓接區(qū),,試驗(yàn)中只需測(cè)量AC與CD之間的電阻即可通過(guò)公式(4)計(jì)算出壓接區(qū)接觸電阻。
?。?)式中:RAB 為導(dǎo)線(xiàn)壓接區(qū)接觸電阻,;RAC 為測(cè)量點(diǎn)A和點(diǎn)C之間的電阻;RCD 為測(cè)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(xiàn)對(duì)應(yīng)的電壓降和試驗(yàn)電流即表2中的值,,可以計(jì)算出不同導(dǎo)線(xiàn)對(duì)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(cè)量法試驗(yàn)中測(cè)量計(jì)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(chē)型部分導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量結(jié)果,,可以看出所有導(dǎo)線(xiàn)壓接點(diǎn)接觸電阻 RAB 均小于表3中值,,即導(dǎo)線(xiàn)與端子觸點(diǎn)壓降符合標(biāo)準(zhǔn)QC/T29106-2014的要求,測(cè)試結(jié)果表明線(xiàn)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(cè)試,。
結(jié)論
以 QC/T29106-2014 為測(cè)試依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中電性能測(cè)試方法的不足提出了新的測(cè)試方法,,得出以下結(jié)論:
1)傳統(tǒng)的耐久特性測(cè)試使用溫度傳感器記錄線(xiàn)束溫度,,該方法只能測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)某個(gè)點(diǎn)的溫度;本文中提出的使用熱成像儀測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)溫度,,可以動(dòng)態(tài)直觀(guān)的觀(guān)察包括接插件,、導(dǎo)線(xiàn)、電器設(shè)備在內(nèi)的整個(gè)線(xiàn)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(xiàn)束的耐久特性,;
2)傳統(tǒng)的觸點(diǎn)壓降測(cè)試采用的是直接測(cè)量法,,該方法需要的測(cè)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(cè)量接觸電阻來(lái)間接測(cè)量觸點(diǎn)壓降的方法,,只需毫歐表即可,不需要搭建測(cè)試電路,,比傳統(tǒng)方法更加簡(jiǎn)潔,、更加高效。
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