某車型電動座椅線束燒蝕機理探析

石紅偉， 張廣勇， 盧 云， 林貞亮

（吉利汽車研究院 （寧波） 有限公司， 浙江 寧波 315315）

隨著技術(shù)的發(fā)展，乘用車的電器功能越來越多，線束作為電器功能的必要連接部件，其使用環(huán)境越來越多樣，這對線束的電器性能提出了很高的要求。線束的燒蝕故障在實車使用中時有發(fā)生，對整車的電器安全造成了一定影響，甚至可能引發(fā)燒車的損失。本文將通過某車型座椅線束燒蝕的案例，探析線束燒蝕的機理，以規(guī)避線束潛在的設(shè)計隱患。

1 問題描述

某車型在做強化耐久試驗的過程中，試車員反饋主駕電動座椅無法調(diào)節(jié)。通過實車拆解座椅線束發(fā)現(xiàn)：其與整車對接的座椅側(cè)插件熱熔變形，其里面的一個端子（模塊消除靜電搭鐵回路用） 有發(fā)黑燒蝕現(xiàn)象 （圖1），座椅后背的線束過渡的部分黃色波紋管燒蝕變形，包覆波紋管的海綿碳化現(xiàn)象（圖2）。另外通過座椅線束的外觀排查，發(fā)現(xiàn)座椅線束中的電源分支存在與支架磨損的破皮現(xiàn)象 （圖3）。

圖1 燒蝕點

圖2 線束部分碳化

圖3 線束與支架磨損點

2 問題調(diào)查

通過故障車上的整車地板線束、座椅和座椅線束的實車拆解，結(jié)合整車上座椅相關(guān)的裝配狀態(tài)可以發(fā)現(xiàn)座椅自帶線束有破損 （與座椅支架磨損）、座椅自帶線束的模塊消除靜電回路導線線皮過熱碳化、地板線束剖解分析也發(fā)現(xiàn)有消除靜電回路導線熱熔。結(jié)合整車原理設(shè)計初步鎖定問題原因為：座椅自帶線束與座椅支架磨損導致的短路，從而引發(fā)線束的燒蝕。初判問題路徑如圖4所示。

圖4 初判問題路徑

3 燒蝕機理

3.1 理論計算

導線和熔斷絲是汽車線束的重要組成部分，兩者都起到連接電器的作用［1］。通過熔斷絲的選項，熔斷絲與導線匹配進行理論的計算分析。

1） 熔斷絲選項計算

根據(jù)座椅電機定義標明：額定電流20A，需單獨熔斷絲30A；熔斷絲的選擇規(guī)范如下，電器原理設(shè)計標準參考QJLY J70110832C-2019，選擇30A熔斷絲滿足設(shè)計規(guī)范。

式中：If——理想的熔斷絲額定值；In——電器負載的額定工作電流；RR——溫度修正系數(shù)。

2） 熔斷絲與導線匹配計算

30A熔斷絲可以匹配2.0mm2導線，無法保護0.5mm2導線。匹配關(guān)系如圖5所示。

3.2 燒蝕機理

受布置結(jié)構(gòu)及磨損影響，將0.5mm2的導線串入到了座椅電機電源回路里面。30A熔斷絲保護不了0.5mm2的導線，導致導線發(fā)煙。如圖6所示。

圖6 燒蝕原理圖

設(shè)計狀態(tài)熔斷絲使用太平洋熔斷絲：MINI 30A，座椅電源導線線徑為日標：AVSS 2.0mm2，模塊靜電消除回路導線為日標：AVSS 0.5mm2。按照嚴格的條件進行理論計算：熔斷絲的環(huán)境溫度為室溫23℃，導線的環(huán)境溫度為40℃。需要進行熔斷絲和導線的匹配校核，即導線的發(fā)煙特性曲線位于熔斷絲的熔斷特性曲線之上并且無交叉，保證導線在任意發(fā)煙電流下的發(fā)煙時間大于熔斷絲的熔斷時間［2］。簡單總結(jié)為：設(shè)計要求為熔斷絲熔斷時間t1＜t2導線發(fā)煙時間。

通過測試對座椅支架短路的電流：I=41.5A，結(jié)合MINI 30A熔斷絲的熔斷特征曲線圖 （圖7） 和0.5mm2導線的發(fā)煙曲線圖 （圖8） 得出時間：MINI 30A熔斷絲熔斷時間：I1=18s；0.5mm2導線的發(fā)煙時間：I2=8.5s。

經(jīng)比較t1＞t2，不符合要求，即熔斷絲無法保護導線，從而發(fā)生燒蝕現(xiàn)象。

3.3 實車模擬

通過實車測試可以復現(xiàn)故障車現(xiàn)象，個別車發(fā)生30A 熔斷絲熔斷的情況，具體原因如下。

1） 座椅骨架油漆的存在，骨架是絕緣的。故障車因線束與座椅骨架的長期摩擦，已將油漆層磨破，從而發(fā)生短路。

圖7 熔斷曲線

圖8 發(fā)煙曲線

2） 車身和座椅骨架油漆的存在，座椅與車身是絕緣的。但座椅安裝螺栓在與車身的安裝中會破壞部分車的油漆層，從而發(fā)生對搭鐵短路。

綜上，可以發(fā)現(xiàn)該座椅線束發(fā)生燒蝕的條件為如下2點：①線束與座椅骨架干涉且油漆層被磨損與回路聯(lián)通；②模塊消除靜電搭鐵回路的存在。

4 采取措施

針對線束燒蝕的機理，分別采取如下兩個措施進行問題解決。

1） 座椅自帶的線束布置重新優(yōu)化，座椅支架上為線束分支提供固定點，保證線束固定牢固，布置整齊；座椅線束不得在座椅的彈簧上進行固定，避免座椅受乘客擠壓從而壓迫線束與周邊件干涉，并將該要求加入線束布置設(shè)計規(guī)范中。

2） 模塊消除靜電搭鐵的回路取消；通過分析確認該搭鐵回路為冗余設(shè)計，回路取消并不影響功能。

5 總結(jié)

結(jié)合故障現(xiàn)象的描述和故障件的拆解，某車型座椅燒蝕的路徑得到初步判定。通過回路設(shè)計的理論分析，進一步鎖定該燒蝕的發(fā)生機理，為最終解決問題提供了依據(jù)，也為新車型的設(shè)計提供了指導。

1） 座椅線束布置規(guī)范針對座椅下的線束布置進行更新，明確座椅下線束布置的規(guī)避點并作為今后數(shù)據(jù)設(shè)計的依據(jù)。

2） 將模塊消除靜電搭鐵的冗余回路失效模式加入歷史經(jīng)驗庫，并將冗余的搭鐵回路取消，從而獲得提升電器安全和降低成本的收益。