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验证汽车线束可靠性的方法

一、线束系统设计验证的必要性

ag九游会登录入口 线束起到连接车辆所有控制器、执行机构、传感器的作用,在整车内起到分配功率、信号的作用。线束就好比人的身体一样,它相当于车内的血管和神经系统,所以线束设计是否合理,直接影响到整车的电气功能安全和车辆使用可靠性。

ag九游会登录入口 若线束设计不合理,达不到实车负荷要求,则会出现熔断丝寿命过短、熔断丝熔断、导线超负荷冒烟甚至起火等事故。若线束设计冗余过多,将不利于整车成本控制,影响整车质量和燃油经济性。

综合来看,线束设计合理、适宜,线束设计优化是越来越多的主机厂和线束生产厂家所关注的焦点。以图1为例,结合产品正向开发模式,采用设计-验证-优化闭环的方式,实现了整个设计过程的完整、可控、优化。

二、线束设计验证的发展与分类

ag九游会登录入口 一个设计确认也可以被称为DV测试,DV,是设计验证。线束的设计验证,主要通过试验验证设计方案的合理性。并且随着CATIA、CHS、IPS等软件的普及和使用率逐步提高,部分验证也可通过系统模拟来完成。

ag九游会登录入口 按工具分类,设计验证可分为:软件模拟、台架试验、实车测试三种方式。

1、软件模拟

其优点在于可在设计前阶段实现。用软件仿真的方法验证线束装配性是否合理、整车线束拓扑结构是否合理、配线原理设计、电气配置是否合理等。然而,所有的软件仿真都是通过计算参数进行模拟仿真,无法实现实际车辆使用各种工况下的实车试验验证。

2、试验台试验

ag九游会登录入口 通常是在电容器C样件阶段进行,此时电流器件功能已完善,状态接近量产样件,性能稳定,测试结果可靠。针对实际零件测试,利用电气台架对实车电器进行模拟试验,具有测试结果可靠性高,但在台架上不能完成线束布置检查,因此不能进行实车试验(例如整车搭铁点电流分布情况)。

3、实车试验

通常在电气元件C样件和整车OTS状态下实施。在实车试验中兼顾了线束布置验证和配线设计验证两个方面,可实现线束系统实车布置合理性评估、配电设计验证、搭铁点电流分布等设计验证。但实车测试需要整车资源,在投资方面也是最高的。在实车试验中,会出现过载或滥用电气功能等情况,对车辆也有损害,车辆一般在试验后报废,资源的重复使用率不高。

三、线束设计验证试验项目介绍

线束设计验证试验项目主要可分为两大类:线束布置方案验证、配电原理设计验证。按照测试项目进行细化,形成图2形式的测试项目列表。

1、走向检验

ag九游会登录入口 以软件模拟或实车状态的走向检验为主,主要是检查束外保护设计的合理性,通过整车分区,分别对各个区域进行有针对性的检查。表格2举例说明线束走向检查项目。

2、组装性

ag九游会登录入口 对存在线束连接装配的某些位置进行检查,以确定线束的装配情况(例如,保险杠线束连接车身的过程、引擎线束与前舱线束连接的过程),整车电线束便于装配,经常维修处便于拆卸装配性。

3、电力负荷试验

ag九游会登录入口 电负荷试验主要验证负载与导线、熔断线的匹配关系是否恰当。一般在台架或实车上进行测试,当车辆启动后发电机稳态输出电压时(智能发电机可以设定或商议地为额定输出范围的平均值),在不同工况下,记录每个负载正常工作的电流,另一部分电机类负载则记录堵转电流、PTC保护时间等。根据实测结果,与导线直径、熔丝型式进行对比,以确定熔丝、导线的选择是否合适。

举个例子:在某型号汽车中,测得喇叭正常工作电流为10.3A,最大电流为11.88A。该喇叭电源电路设计状态为:MINI熔断丝10A,配1.00mm2导线。

参考ICD文件,文件中提供的测量士作电流为6A,远小于10A的实测电流。

经实际测试,发现喇叭士作的正常电流已超过MI-NI熔断丝的额定容量,但由于喇叭的工作负荷较短,依据rt的热量积分,熔断丝不会在喇叭一次工作一次后立即熔断,而会在一定时间内连续工作几次,累积效果达到熔断条件,熔丝再熔。其直接后果是:熔断丝的寿命非常短,用户在实际使用过程中要经常更换熔断丝。

总而言之,结合试验结果优化了配电设计,为解决以上问题,选用了MINI型15A熔断丝。

4、线路短路试验。

导线短路试验主要检验导线与熔断线是否匹配。一般在台架或实车上进行试验,在正常运行的情况下,对供电回路进行直接短路或过载,检查熔断丝在试验中有没有及时熔断和保护导线。

用电负荷正常工作电流的135%和20%作为过载电流测试,同样需要确保其温升在合理范围内的一段时间内,熔丝需要及时熔断;或在过载过程中,控制器/执行器及时启动过载保护,避免过负荷电流继续出现。举个例子:在某车型项目中,在对风机进行循环135%过载时发现,鼓风机的调速模块在熔断前烧坏。

通过检测发现,调速模块内部只有调速电阻,而鼓风机和调速模块都没有过载保护装置,在过载时,调速电阻的温升速度较导线快很多,在烟丝熔断之前,调速电阻烧毁。

发生以上问题后,应在风机内部设置过载检测装置,出现超载时及时切断电流,防止调速电阻烧坏。

5、搭铁系统试验

ag九游会登录入口 搭铁系统试验主要验证搭铁点的电流分布、搭铁点松动时的故障现象、是否有反向电流或潜道、是否有严重的电气功能故障、避免蝴蝶效应或严重危害驾驶安全的故障现象。

一般在实车试验中,在正常工作负载的条件下,测试每一个搭铁点的电流分布,记录电流分布,分析电流与导线之间的匹配关系,以及各搭铁点的电势是否相等。

以上试验结束后,打开整车的所有负载,分别拆去各搭铁点,观察在搭铁失效时车辆是否有异常现象,并测量拆除搭铁点上是否有反向电流,若有反向电流,结合电气原理图分析电流产生的原因。

为防止搭铁松动,可采取加强装配工艺检查,或采用环绕铁的方法防止搭铁,本文篇幅有限,不作介绍。

6、压降试验

压降试验主要验证配电回路到电器端的电压是否符合电器所需电压。一般而言,汽车上使用的电器电压范围比较宽,例如9~16V都可以正常工作,此时测试电压降的意义并不能很好地体现出来。但有怠速启动的车辆,在停车后再次启动时,电压会急剧下降,此时就要确认所有用电器都能正常工作,不掉电。

为满足用电器供电的电压要求,但压降过大的线束回路,也要进行检查,尽可能消除压降,尽量减少由于线束回路造成的电能损耗。

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