淺析汽車線束安全試驗

陶瑩，汪振興，孫豐超

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

淺析汽車線束安全試驗

陶瑩，汪振興，孫豐超

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

整車線束安全試驗即為通過對整車線束回路在電器件各種運行工況下的電壓、電流測試，實踐校核整車線束、電器件的匹配合理性及安全性，避免因設計計算遺漏及特殊工況下電器件的性能偏差行為導致的線路故障、失火風險及電器功能失真。整車線束負載安全試驗主要包含：單負載試驗，全負載試驗，短路試驗，靜態電流測試。

線束匹配；電氣安全；單負載試驗；全負載試驗；短路試驗；靜態電流測試

CLC NO.:U463.62Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-164-04

前言

隨著電氣電子技術在整車上的廣泛應用，汽車電氣也越來越受到整車廠及廣大消費者的關注與重視。而隨著整車電氣模塊的越來越多，對整車線束也提出了更高的要求，線束回路越來越多，線束系統也越來越復雜。在設計匹配整車線束時，不僅要充分計算校核各回路導線、保險、開關及電器件的匹配情況，還需詳細完備的通過試驗測試每個線束回路工作狀況，檢驗整車線束匹配的合理性及安全性。線束回路設計的不夠合理，輕則導致電器件功能失效或故障影響功能使用甚至行車安全，重則因電器件或線路的燒蝕而引起整車失火。

整車線束安全試驗即為通過對整車線束回路在電器件各種運行工況下的電壓、電流測試，實踐校核整車線束、電器件的匹配合理性及安全性，避免因設計計算遺漏及特殊工況下電器件的性能偏差行為導致的線路故障、失火風險及電器功能失真。整車線束負載安全試驗主要包含：單負載試驗，全負載試驗，短路試驗，靜態電流測試。

1、試驗方案

試驗前首先須對整車進行車輛驗收，須詳細檢驗整車各項電氣功能的實現情況，并做好記錄，避免因電器功能失效或錯誤而影響試驗的進行。同時須記錄整車各電器件的功率及負載特性情況，以明確試驗的目的，避免試驗操作錯誤影響試驗數據的準確性和有效性。某車型電氣參數統計如表1所示：

表1 整車電氣參數表

此外，試驗前還需按線束回路表確定試驗項目，將需要測試的電源回路及信號回路統計錄入表格，明確試驗項目。表2是某車型部分測試項目。

表2 測試項目統計表

1.1 試驗設備

試驗設備內含：300A直流電源，800A直流電源，示波器，萬用表，電壓探頭，電流探頭，溫度探頭，數據采集卡，數據采集器，工控電腦，短路器，負載模塊。通過以上設備，可測量插件、保險盒最大耐電流、電壓降，線束短路保險、線路最大耐電流，保險回路短路時的瞬間電流、負載狀況等數據，為驗證計算校核提供數據支持。

1.2 試驗方法

1.2.1 單負載試驗

單負載特性試驗是通過測量單獨負載在不同的工作狀態時（啟動時，正常穩定工作時及電動機負載在堵轉時）的電壓電流，以描述負載的動態及穩態特性, 并確認負載正常工作的工作電壓。這一試驗需要一個電源供應裝置，此裝置需與蓄電池并聯并提供一個等效于發電機輸出的一個伏值為14.5±0.2V的電壓（12V電源系統。24V系統則等效輸出28 ±0.2V電壓）。圖1描述了單負載特性試驗測量的電路連接方法。一般需測試用電器的瞬態和穩態工作狀況，如用電器是電機類負載，還需測試堵轉工況下的電器狀態。

圖1 單負載測試電路圖

1.2.2 全負載試驗

在整車線束匹配中，由于用用電器電源較多，電器盒受空間等限制，很難實現每一個電源回路都匹配獨立保險保護，實車中往往會多個用電器共用電源保險，這里就涉及到全負載試驗。全負載試驗即測試單一保險下的所有用電器總電流、電壓在各工況下的狀態表現（特指單一保險下掛多回路電源情況）。其操作和單負載試驗基本一致，電路接線圖如圖2所示：

圖2 全負載試驗接線圖

1.2.3短路試驗

短路試驗的評價參數定義為平均的短路電流值和電路保護裝置開放的時間。這一試驗需要一個直流電源供應裝置，此裝置需與蓄電池并聯并提供一個等效于發電機輸出的一個伏值為12.75±0.2V的電壓(24V系統則等效輸出25.5±0.2V電壓)。此外，在短路的過程中，線路不能有損壞。圖3描述了短路特性試驗測量的電路連接方法。

圖3 短路試驗接線圖

1.2.4 靜態電流試驗

靜態電流定義為關閉車輛上全部開關狀態下（即在汽車不在工作狀態，點火開關關閉，所有電子模板在睡眠狀態下）蓄電池的供出電流。靜態電流的測量需要一個充滿電的蓄電池。圖4描述了靜態電流測量的電路連接方法。對于整車靜態電流的測量，探針需要移動到整車蓄電池的高電位上。

圖4 靜態電流測試接線圖

2、試驗結果及數據應用

2.1 單負載試驗結果

單負載試驗通過測試采集獨立負載的在瞬態、穩態及堵轉（特指電機類負載）狀態下的工作電壓、電流，可以為設計提供以下信息和數據：

負載實際工作電壓范圍；

負載功能實現狀況；

負載對系統的影響；

回路導線、保險、繼電器、開關匹配選擇的安全性、合理性。

例如，測得某車型后霧燈工作特性如下圖所示：

圖6 壓縮機穩態曲線

圖6 左后霧燈穩態曲線

2.2 全負載試驗結果

全負載試驗即為測試采集某一線路保護元件（保險、易熔線等）下掛的所有負載在各工況下所表現出來總特性。全負載特性曲線同樣包含瞬態、穩態、堵轉（電機類）三種狀態曲線。全負載主要為驗證線路保護元件、開關及繼電器匹配的合理性作用。下圖是后霧燈保險全負載特性曲線，該保險容量10A，下掛左后霧燈、右后霧燈兩個負載。

圖7 后霧燈全負載瞬態特性曲線

圖8 后霧燈全負載穩態特性曲線

2.3 短路試驗結果

短路測試的數據主要為短路電壓、短路電流、熔斷時間。設計可根據此數據對線路的保護結果進行明確的判斷，檢驗線路保護設計的合理性。試驗車型的后霧燈短路特性曲線圖9所示：

圖9 左后霧燈短路特性曲線

2.4 靜態電流試驗結果

靜態電流又稱暗電流，該參數主要作用為計算整車靜置時間，防止因車輛長時停放而導致電池虧電車輛無法啟動。試驗測得該試驗車型靜態電流為20mA。通常設計之初都會對整車各模塊靜態電流進行分配與限制，如果試驗測得整車靜態電流超過設計目標，則需測量各模塊靜態電流，確認整改方案。

2.5 試驗數據應用

下面以后霧燈回路為例，簡單介紹一下試驗數據的應用及設計驗證方法。

在圖6左后霧燈單負載瞬態曲線中，我們可知左后霧燈回路的沖擊電流為14.40A。我們可以依據此數據對左后霧燈燈泡進行模擬脈沖試驗，測試其耐久性。同時，我們也可根據瞬態曲線計算出該沖擊電流與保險的相對，由相對的比率，可查保險能承受此脈沖電流的沖擊次數，亦即保險在此沖擊電流下的耐久次數。如圖10，當某電器沖擊電流的相對為41%時，可查得保險耐沖擊次數為4500次。

圖10 相對曲線

瞬態曲線的詳細應用計算可參照《美國力特保險絲產品介紹和選用培訓》一文，此文不再詳細介紹。針對電機類帶浪涌電流的負載，必須采用此種方法計算校核保險的選用，不能簡單的應用功率數據來計算保險匹配，負載特性曲線的測量必不可少，本文不再舉例。

穩態曲線一般是作為保險、導線校核用，首先可根據穩態電流與額定電流的比較判斷電器件的負載狀況，判斷在整車上該電器件是否處在合適的工作范圍。根據穩態電流，需要對整車保險、導線、開關、繼電器選擇進行一次重新校核。首先根據此參數判斷繼電器開關的觸點容量是否滿足實際使用要求，然后結合環境溫度系數、電線允許電流、電線發煙時間、保險短時熔斷電流等參數進行回路的再次驗證計算。具體的導線、保險匹配計算方法本文也不再贅述，各整車廠都有詳細的計算校核方法。

短路曲線的應用一般需結合太平洋、力特等國內主流保險廠商意見，判斷回路保護是否合理，通常保險的熔斷時間為幾十或幾百毫秒，如果保險熔斷時間過長，導線即存在失火風險，具體可結合短路電流和短路電壓，對照導線的熔斷曲線進行比較判定。我司一般采用日標導線，導線熔斷曲線在JASOD標準里全部都可查找到，本文不再舉例。

靜態電流的應用主要為估算整車靜置時間，根據經驗，一般蓄電池的虧電20%后，車輛啟動即存在風險，試驗車輛采用90Ah容量鉛酸電池，測得靜態電流20mA，可根據公式t= C/I=90×20%/0.02=900h=37.5天，即整車靜置37.5天后車輛可能無法啟動。

此外，整車廠大多積累有多個車型的試驗數據庫，類比法也是一種常用的數據檢驗判定的方法。

3、結論

電氣安全試驗實踐校核了整車線路、電器匹配的合理性及安全性，避免因計算遺漏及特殊工況下電器件的性能偏差行為導致的線路故障、失火風險及電器功能失真，為整車線束、電器匹配提供了詳盡的數據支持。電氣安全試驗不僅能大大提高整車電氣安全，同時還可為整車線束成本優化支持，通過該試驗我們可以計算出安全條件下的最優配線方案，節約線束成本。整車電氣安全驗證試驗的開展，對整車電氣系統開發具有重要意義。

[1]整車電氣安全驗證試驗測試報告（南通友星）.

[2]整車電氣系統測試—能力介紹（Delphi）.

[3]美國力特保險絲產品介紹和選用培訓.

Automotive wiring harness is analysed safety test

Tao Ying, Wang Zhenxing, Sun Fengchao
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)

Harness safety test vehicle is the vehicle wiring harness loop through a variety of operating conditions in the electrical components of voltage, current testing, practice checking the vehicle wiring harness, electrical parts and safety of a reasonable match to avoid design calculations and special conditions missing pieces of the performance of the deviant behavior of electrical lines leading to failure, the risk of fire and electrical function of distortion. Harness safety test vehicle load consists mainly of： a single load test, full load test, short-circuit test, static current testing.

Harness match;electrical safety;a single load test;full load test;short-circuit test;static current testing

U463.62

A

1671-7988 (2017)02-164-04

陶瑩（1990-），女，助理工程師。就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心商用車研究院，主要從事汽車線束方面的研究。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.056