汽車線束系統(tǒng)測試方法研究

帥希士

（德爾福派克電氣系統(tǒng)有限公司，上海 201815）

整車線束系統(tǒng)測試是用于驗(yàn)證新車型線束電源分配的可靠性而設(shè)計(jì)的一種測試方法。通過實(shí)車直接測量其實(shí)際工作狀況，進(jìn)而分析、驗(yàn)證線束電源分配的可靠性和完整性。汽車線束系統(tǒng)測試項(xiàng)目包含標(biāo)準(zhǔn)測試項(xiàng)目和可選測試項(xiàng)目兩種。標(biāo)準(zhǔn)測試項(xiàng)目中又細(xì)分為4個(gè)小項(xiàng)，分別是單負(fù)載特性測試、全負(fù)載特性測試、短路保護(hù)特性測試、暗電流保護(hù)特性測試這4種具體的測試項(xiàng)目；而可選測試項(xiàng)目則可以根據(jù)主機(jī)廠的相關(guān)要求來設(shè)立，一般常做的測試項(xiàng)目包含耐久特性測試項(xiàng)目、堵轉(zhuǎn)特性測試項(xiàng)目等相關(guān)項(xiàng)目。只有整車線束電源分配系統(tǒng)通過了標(biāo)準(zhǔn)測試項(xiàng)目和相關(guān)可選測試項(xiàng)目后，才能說明這個(gè)電源分配設(shè)計(jì)是可靠的和完整的。

整車通過上述相關(guān)測試項(xiàng)目可以達(dá)到以下目的：①驗(yàn)證整車回路保護(hù)是否有效；②驗(yàn)證傳輸信號是否完整；③收集和保持電氣系統(tǒng)特性數(shù)據(jù)庫；④通過測試結(jié)果的提示、分析，來進(jìn)一步優(yōu)化電氣系統(tǒng)、改進(jìn)未來系統(tǒng)構(gòu)架。

本文重點(diǎn)詳解整車線束系統(tǒng)驗(yàn)證項(xiàng)目。

1 單負(fù)載特性試驗(yàn)

單負(fù)載特性試驗(yàn)是通過測量單獨(dú)負(fù)載在不同的工作狀態(tài)時(shí) （啟動(dòng)時(shí)、正常穩(wěn)定工作時(shí)以及電動(dòng)機(jī)負(fù)載在堵轉(zhuǎn)時(shí)）的電壓電流，以描述負(fù)載的動(dòng)態(tài)及穩(wěn)態(tài)特性；并確認(rèn)負(fù)載正常工作的工作電壓。這一試驗(yàn)需要一個(gè)直流電源供應(yīng)裝置，此裝置需與蓄電池并聯(lián)，并提供一個(gè)等效于發(fā)電機(jī)輸出的一個(gè)電壓為14.5±0.2V的電源。單負(fù)載特性試驗(yàn)測試方法見圖1。

通過上述試驗(yàn)可以給設(shè)計(jì)者提供如下的信息：①確認(rèn)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理；②確認(rèn)負(fù)載兩端是否得到足夠的電壓；③確認(rèn)是否所有的負(fù)載都能正常工作；④確認(rèn)回路導(dǎo)線選型是否合適；⑤確認(rèn)回路中保護(hù)器件選型是否合適。

圖2是某商務(wù)車的后暖風(fēng)電動(dòng)機(jī)單負(fù)載穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)的測試數(shù)據(jù)。通過查看測試結(jié)果可知：后暖風(fēng)電動(dòng)機(jī)平均電壓為11.9V，低于標(biāo)準(zhǔn)值12.8V。通過此試驗(yàn)數(shù)據(jù)提示分析得知是因?yàn)楹笈L(fēng)電動(dòng)機(jī)線路過長，回路電阻較大導(dǎo)致。為了解決這路電壓過低的問題，將這后暖風(fēng)電動(dòng)機(jī)這一路的線徑由之前的1.5增加至2.5，以達(dá)到減小電阻提高電壓的目的。

2 全負(fù)載特性試驗(yàn)

全負(fù)載特性試驗(yàn)是通過測量在回路保護(hù)元件下的啟動(dòng)時(shí)刻、正常穩(wěn)定工作時(shí)及電動(dòng)機(jī)負(fù)載在堵轉(zhuǎn)時(shí)的全部負(fù)載的電壓電流工作特性，以描述回路保護(hù)的有效性、可靠性。這一試驗(yàn)需要一個(gè)直流電源供應(yīng)裝置，此裝置需與蓄電池并聯(lián)，并提供一個(gè)等效于發(fā)電機(jī)輸出的一個(gè)電壓為14.5±0.2 V的電源。此外，相應(yīng)數(shù)據(jù)的記錄需要在負(fù)載觸發(fā)一段時(shí)間后記錄。全負(fù)載特性試驗(yàn)測試方法見圖3。

通過上述試驗(yàn)可以給設(shè)計(jì)者提供如下的信息：①回路保護(hù)元件選擇是否合適；②開斷元件：繼電器、開關(guān)等選擇是否合適；③多回路同時(shí)工作時(shí)的狀態(tài)如何；④未來系統(tǒng)構(gòu)架改進(jìn)提示。

圖4是某商務(wù)車的前刮水電動(dòng)機(jī)全負(fù)載堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)的測試數(shù)據(jù)。通過查看測試結(jié)果可知：前刮水電動(dòng)機(jī)熔斷絲額定值為15A（此熔斷絲僅僅只保護(hù)刮水這一個(gè)回路），而堵轉(zhuǎn)電流為22.0A。通過此試驗(yàn)數(shù)據(jù)提示，前刮水電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)電流小于兩倍的熔斷絲額定值，在堵轉(zhuǎn)時(shí)熔斷絲將不會(huì)在4 s內(nèi)及時(shí)熔斷。為了避免這一隱患，已在刮水電動(dòng)機(jī)內(nèi)增加熱保護(hù)開關(guān)，在堵轉(zhuǎn)時(shí)能及時(shí)斷開電源供應(yīng)，以免燒毀電動(dòng)機(jī)。

3 短路特性試驗(yàn)

短路特性試驗(yàn)的評價(jià)參數(shù)定義為平均的短路電流值和電路保護(hù)裝置開放的時(shí)間。這一試驗(yàn)需要一個(gè)直流電源供應(yīng)裝置，此裝置需與蓄電池并聯(lián)，并提供一個(gè)等效于發(fā)電機(jī)輸出的一個(gè)電壓為14.5±0.2V的電源。此外，在短路的過程中，線路不能有損壞。短路特性試驗(yàn)測試方法見圖5。

通過上述試驗(yàn)可以給設(shè)計(jì)者提供如下的信息：①回路保護(hù)元件選擇是否合適；②記錄可能存在的風(fēng)險(xiǎn)；③未來系統(tǒng)構(gòu)架改進(jìn)提示。

圖6是某商務(wù)車的右后轉(zhuǎn)向燈短路保護(hù)特性試驗(yàn)的測試數(shù)據(jù)。通過測試發(fā)現(xiàn)，短路時(shí)電路保護(hù)器件 （后轉(zhuǎn)向燈熔斷絲的額定值為20 A）在0.5 s內(nèi)未開路 （最大試驗(yàn)時(shí)間為0.5s），且回路的短路電流沒有超過熔斷絲容量的350%，短路試驗(yàn)失敗。通過分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)用熔斷絲額定值偏大。通過理論計(jì)算，后轉(zhuǎn)向燈的工作電流只有5A左右，20A明顯偏大，存在隱患，故將熔斷絲由之前的20 A減小為10A。重做了短路保護(hù)特性試驗(yàn)，10 A的熔斷絲在0.5s內(nèi)正常熔斷，說明選擇10A的熔斷絲更為合理，故將后轉(zhuǎn)向燈的熔斷絲由之前的20A減小為10A。

4 暗電流試驗(yàn)

暗電流定義為關(guān)閉車輛上全部開關(guān)狀態(tài)下 （即汽車不在工作狀態(tài)，點(diǎn)火斷開，所有電子模塊在睡眠狀態(tài)下）蓄電池的供出電流。暗電流的測量需要一個(gè)充滿電的蓄電池。圖7為暗電流試驗(yàn)測試方法，描述了暗電流測量的電路連接方法。對于整車暗電流的測量，探針需要移動(dòng)到整車蓄電池的高電位上。

通過上述試驗(yàn)可以給設(shè)計(jì)者提供如下的信息：①是否需要減少備用電源；②確定電池容量；③是否需要減少不必要的搭鐵路徑。

5 耐久特性測試

耐久特性試驗(yàn)的評價(jià)參數(shù)定義為回路通30 min的過載電流 （過載電流的系數(shù)根據(jù)熔斷絲的特性來定），導(dǎo)線最高溫度不超過故障溫度 （±5℃），且導(dǎo)線和線束組件沒有損毀，為合格。這一試驗(yàn)需要一個(gè)直流電源供應(yīng)裝置，此裝置需與蓄電池并聯(lián)，并提供一個(gè)等效于發(fā)電機(jī)輸出的一個(gè)電壓為14.5±0.2V的電源。耐久特性試驗(yàn)測試方法見圖8。

過載電流I的計(jì)算：I=S×I1，S為過電流系數(shù)，I1為回路熔斷絲的額定值。過電流系數(shù)：①Jcase，Mega熔斷絲：135%；②螺栓熔斷絲 （Midi，BF等）：150%。例如，一個(gè)40A的Jcase熔斷絲，它試驗(yàn)使用的過載電流值為135%×40A=54A。

圖9是某商務(wù)車的電動(dòng)窗開關(guān)耐久特性試驗(yàn)測試數(shù)據(jù) （回路熔斷絲類型：40 A的Jcase熔斷絲）。通過測試發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)窗開關(guān)耐久特性試驗(yàn)在通30 min的135%的過電流 （1.35×40 A=54 A）后， 導(dǎo)線最高溫度都不超過90℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于導(dǎo)線的故障溫度105℃。從這一結(jié)果中可以看出，電動(dòng)窗開關(guān)耐久特性試驗(yàn)沒有問題，是合格的。

6 堵轉(zhuǎn)特性測試

堵轉(zhuǎn)特性試驗(yàn)一般用于整車上存在堵轉(zhuǎn)可能的回路中。眾所周知，電動(dòng)機(jī)是具有堵轉(zhuǎn)特性的電器設(shè)備，所以連接此電器設(shè)備的回路稱為存在堵轉(zhuǎn)特性的回路。對于這些回路，我們還會(huì)根據(jù)回路電動(dòng)機(jī)自身是否帶過載保護(hù)功能而有不同的測試方法。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)自身帶有過載保護(hù)時(shí)，首先我們會(huì)根據(jù)客戶堵轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，確定堵轉(zhuǎn)電流和PTC跳開時(shí)間；將電源供應(yīng)器電壓調(diào)到14.5±0.2 V，電流調(diào)到匹配堵轉(zhuǎn)電流；確定電流持續(xù)時(shí)間為PTC跳開時(shí)間；將電源的正負(fù)極連在受測電路兩端，閉合開關(guān)，作用兩次波形電流；完畢后，檢查熔斷絲是否熔斷，導(dǎo)線及其附件是否受損。如果沒有出現(xiàn)任何損壞，就定義這個(gè)試驗(yàn)通過。但如果電動(dòng)機(jī)自身不帶有過載保護(hù)的話，就需要閉合開關(guān)15 min，如果沒有出現(xiàn)任何損壞，才定義這個(gè)試驗(yàn)通過。堵轉(zhuǎn)特性試驗(yàn)測試方法見圖10。

7 結(jié)束語

在某款商用車上，使用上述介紹的幾種標(biāo)準(zhǔn)測試方法對整車進(jìn)行了完整的線束系統(tǒng)測試。通過對測試結(jié)果的分析，我們發(fā)現(xiàn)了一些設(shè)計(jì)上存在的不足，并予以及時(shí)的優(yōu)化，從而使整車的電源分配更具可靠性和完整性。由此可見，整車電氣系統(tǒng)測試對改進(jìn)整車系統(tǒng)構(gòu)架具有重大的意義。

［1］蔡長青，張凱.基于虛擬儀器技術(shù)的整車測試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)［J］. 光機(jī)電信息， 2008 （11）： 39-42.

［2］賀德建，汪俊彪.虛擬儀器技術(shù)與汽車工程測試［J］.北京汽車，2007 （3）：30-36.