汽車整車高壓線速需要做哪些項目的試驗?
高(gao)壓(ya)線速作(zuo)為整車不可(ke)或缺的(de)關鍵(jian)零部件,為電動汽車的(de)可(ke)靠運行(xing)和安全(quan)提(ti)供(gong)了保(bao)證。因(yin)此(ci)高(gao)壓(ya)線束(shu)的(de)產(chan)品驗證與(yu)測(ce)試(shi)(shi)也(ye)成為各大(da)主機(ji)廠(chang)的(de)重要(yao)工作(zuo)。目(mu)前(qian)主流汽車廠(chang)的(de)產(chan)品測(ce)試(shi)(shi)還是(shi)以零部件級(ji)(ji)測(ce)試(shi)(shi)為基礎,依據各自(zi)的(de)企業規(gui)范進行(xing)轉(zhuan)換。目(mu)前(qian)主流的(de)測(ce)試(shi)(shi)規(gui)范一(yi)般有三大(da)類:一(yi)是(shi)歐盟四(si)大(da)主機(ji)廠(chang):奧迪、寶馬(ma)、戴姆勒、保(bao)時捷聯合制定(ding)的(de)行(xing)業標(biao)準(zhun)LV系列標(biao)準(zhun);二是(shi)北美三大(da)主機(ji)廠(chang):克萊斯勒、福(fu)特、通用的(de)EWCAP更新的(de)SAEUSCAR系列標(biao)準(zhun);三是(shi)國內GB系列標(biao)準(zhun)。本文將依據高(gao)壓(ya)線束(shu)的(de)空間布局、線纜(lan)線徑選型、高(gao)壓(ya)連接器選型、充電線纜(lan)及接口類型及應(ying)用、線纜(lan)固(gu)定(ding)及防(fang)護設(she)計(ji)、EMC設(she)計(ji)、高(gao)壓(ya)安全(quan)(HVIL) 設(she)計(ji)等,從需求角度闡述目(mu)前(qian)的(de)線束(shu)總成級(ji)(ji)別測(ce)試(shi)(shi)。
1 高壓線束的產品(pin)測試(shi)分類
高(gao)壓(ya)線(xian)束的產品(pin)(pin)測試(shi)可(ke)分(fen)為一般性測試(shi)和高(gao)壓(ya)專(zhuan)項測試(shi)。一般性測試(shi)可(ke)分(fen)為三類:機械(xie)測試(shi),電(dian)性能測試(shi)及環境測試(shi)。本文章將主要討論線(xian)束總成(cheng)的產品(pin)(pin)驗(yan)證(zheng)測試(shi),不會對零(ling)部件設計測試(shi)進行分(fen)析。
2 線束的(de)一般(ban)性(xing)測(ce)試
2.1 線(xian)束機械測試
2.1.1 端(duan)子至線(xian)(xian)纜的拔(ba)出力:該(gai)測(ce)試是(shi)為了確保(bao)線(xian)(xian)束在(zai)車(che)輛裝配過(guo)程及后(hou)續使用(yong)產(chan)生的作用(yong)力不(bu)會使線(xian)(xian)纜脫出端(duan)子,從而(er)造成產(chan)品失效(xiao)。該(gai)測(ce)試與供應商的壓接(jie)參數(shu)和線(xian)(xian)纜接(jie)插(cha)件(jian)匹配度有(you)高度相關性(xing)。具體力學性(xing)能(neng)要求見表1。
2.1.2 高壓線束整車的振動及沖擊測試:該測試是為了確保將線束總成在車輛在實際使用的環境中遭受各種振動和沖擊下,不造成電氣連接的不連續以及機械部件的失效。該項測試依據振動和機械沖擊的烈度和頻度進行分級測試,具體要求可參看GB/T28046.3-2011。特別強調一點:高壓線束連接電機部分因為存在超出普通高壓線束的惡劣振動條件,需要按照GB/T18488.1-2015的實際情況選擇對應測試標準來進行補充振動試驗.
2.1.3 高壓線束的跌落測試:該實驗模擬整車零部件在工廠進行裝配或運輸過程中發生掉落的情況下,產品不能出現功能損壞,且滿足基本外觀不破損的要求。
2.1.4 高壓線束的屏蔽層拉脫力:該測試是因為高壓線束一般使用屏蔽線纜,其中的屏蔽層需要通過壓接環壓接后和接插件的金屬屏蔽區域進行有效接觸。為了確保線束裝配和后續使用中并不會出現線束的屏蔽脫落,,導致汽車電干擾的情況發生。一般要求拉脫力要大于150牛頓。
2.2 線束電性(xing)能測試(shi)
2.2.1 最(zui)大(da)電(dian)流承載能(neng)力(li):該測試是為了確定線束在開始發生過(guo)度熱(re)降解和(he)/或(huo)具有超(chao)額電(dian)阻之前能(neng)夠承受的(de)(de)最(zui)大(da)試驗(yan)電(dian)流。實驗(yan)的(de)(de)合格標(biao)志是在規(gui)定的(de)(de)載流范圍內,整個(ge)連接系統內任何一點的(de)(de)溫升不(bu)(bu)可(ke)(ke)超(chao)過(guo)55度或(huo)不(bu)(bu)可(ke)(ke)超(chao)出產(chan)品(pin)的(de)(de)使用極限。目前不(bu)(bu)同規(gui)格線束將(jiang)依據線纜截面(mian)積進行載流劃分(fen),具體可(ke)(ke)參看下表2:
2.2.2 1008H循環載流測試:該測試是為了模擬線束總成在車輛預期使用年限中的主要功能。通過加速老化試驗,確保高壓線束在預期使用年限內能有效安全的保證整車正常功能。該實驗的基本依據是按照主機廠要求的額定電流確保產品任何一點的的溫升不可超過55度或不可超出產品的使用極限。
2.2.3 電(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)測試:該項測試是為(wei)了確定(ding)在標稱電(dian)(dian)流狀(zhuang)態下由(you)于導線壓(ya)接(jie)和接(jie)觸面(mian)區域(yu)的電(dian)(dian)阻(zu)而產生的電(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)。可以根(gen)據電(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)計算(suan)出總連接(jie)電(dian)(dian)阻(zu)。根(gen)據不(bu)同的線束(shu)規(gui)格,線束(shu)的壓(ya)接(jie)點的接(jie)觸電(dian)(dian)阻(zu)可參看表3:
2.2.4 屏蔽層電性能、電阻測試:該項測試是為了確保供應商在總成生產時工藝水平不合格,導致產品的屏蔽層工藝差。一般要求屏蔽層壓接電子小于3m歐姆。對于電性能測試,則是模擬整車在產生紊亂電流時,線束還能安全有效的工作。實驗要求線纜在內芯按照額定電流工作時,給外屏蔽層施加10A一小時或25A一分鐘的情況下,檢測產品的內部溫升情況。確保產品任何一點的的溫升不可超過55度或溫度不可超出產品的使用極限。
2.3 線(xian)束環(huan)境測試
2.3.1 基本防護測試:按照不同使用環境,線束在特定汽車區域需要滿足對應的IP防護等級。按照GB4208-2017的相關測試標準。確保線束總成滿足相應的防水,防塵,放指觸,防金屬線及防熱水多角度噴濺要求。
2.3.2 溫濕循環測試:該實驗模擬整車在復雜環境下的工作耐久可靠性。要求高壓線束在一定的溫度變化和恒定的濕度疊加條件下,經過一段時間的環境老化后,還能滿足絕緣,耐壓,接觸電阻及氣密要求。一般要求完成下圖1的溫度變化和80-100%相對濕度的循環,具體循環數量推薦大于40次以上。
2.3.3 高低溫老化測試:該實驗模擬整車在惡劣環境下的工作耐久可靠性。一般純電動車要求滿足(-40℃--- 105℃),混合動力要求(-40℃---125℃)。在對于的最低溫度工作480小時,在最高溫度工作1008小時后。線束產品還能滿足絕緣,耐壓,接觸電阻及氣密要求。
2.3.4 高低溫沖擊含飛濺冷水測試:該實驗模擬整車在突變環境下的工作耐久可靠性。一般要求高壓線束能在冷環境維持30分鐘,熱環境維持30分鐘,在兩個環境之間必須保證在30秒內完成變換,且在整個實驗過程中噴淋常溫水。實驗需要至少99次循環以上。完成測試后,高壓線束需要滿足絕緣,耐壓,接觸電阻及氣(qi)密要求。
2.3.5 耐化學試劑測試:該實驗是為了模擬整車在化學泄露的工況下,線束總成仍然能滿足基本的使用和可靠性。一般要求由主機廠按照實際汽車使用的各類溶劑(變速箱油,冷凝劑,潤滑油,機油,汽油,清洗劑,制動液等)對線束產品進行浸沒實驗。要求線束產品在允許一定形變率的情況下,滿足絕緣,耐壓,及氣密要求。
3 高(gao)壓線(xian)束專項測試
3.1 EMC測試:該測試主要基于高壓(ya)(ya)線(xian)束(shu)的(de)(de)大電流和大電壓(ya)(ya),確保高壓(ya)(ya)線(xian)束(shu)總(zong)成(cheng)在(zai)高壓(ya)(ya)裝置的(de)(de)衰減必須>70dB@ 10kHz to 5MHz, >65dB@ 5MHz to500MHz.高壓(ya)(ya)線(xian)束(shu)的(de)(de)屏蔽與高壓(ya)(ya)插座外殼之間的(de)(de)屏蔽重疊必須是 360º.
3.2 中性鹽(yan)霧(wu)測試(shi):高壓線(xian)(xian)束在裝(zhuang)配時,將附(fu)帶較多(duo)高壓附(fu)件如(螺接銅端子、線(xian)(xian)束金(jin)屬支(zhi)架、金(jin)屬外(wai)殼接插(cha)件等)。需要(yao)確保線(xian)(xian)束在前艙和(he)底盤滿(man)足長時間(240小時到360小時)的鹽(yan)霧(wu),確保無發生鹽(yan)霧(wu)腐(fu)蝕和(he)電偶腐(fu)蝕。
3.3 ELV強檢測試:響應國家號(hao)召(zhao),滿(man)足汽(qi)車零(ling)部件的回(hui)收(shou)利用和報廢法規(gui)。同時排除禁用物質滿(man)足GB/T 30512-2014。
3.4 高壓基本性能(neng)參數:滿足(zu)高壓線束特(te)定的絕緣、耐(nai)壓、爬(pa)電間隙等(deng)要(yao)求(qiu)。
3.5 高壓(ya)互鎖測試:該(gai)項測試要(yao)求當移(yi)除高壓(ya)電源連接時(shi),HVIL 系統必須保證導體環路安(an)全(quan)分離。互鎖系統必須在高壓(ya)接插(cha)件分離前將高壓(ya)電源切斷。
4 測試分(fen)組及交叉驗(yan)證
以(yi)上(shang)測(ce)(ce)試(shi)僅為(wei)(wei)高壓線束(shu)各(ge)項基本性(xing)能(neng)(neng)的(de)單(dan)項實驗。基于(yu)各(ge)個(ge)主機廠的(de)特點(dian):測(ce)(ce)試(shi)分(fen)(fen)(fen)組(zu)(zu)及交(jiao)叉性(xing)驗證(zheng)反而(er)成為(wei)(wei)了各(ge)個(ge)企(qi)業(ye)產品(pin)差(cha)異的(de)分(fen)(fen)(fen)水嶺。部分(fen)(fen)(fen)企(qi)業(ye)為(wei)(wei)節約成本,往往在驗證(zheng)樣(yang)品(pin)數(shu)量、實驗分(fen)(fen)(fen)組(zu)(zu)邏(luo)輯性(xing)上(shang)模棱兩可,偷工減料(liao)。關(guan)于(yu)測(ce)(ce)試(shi)分(fen)(fen)(fen)組(zu)(zu),個(ge)人應該(gai)滿(man)足以(yi)下(xia)(xia)幾點(dian)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu):機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)和電(dian)性(xing)能(neng)(neng)類測(ce)(ce)試(shi),不光需要(yao)(yao)(yao)滿(man)足設計初期參(can)數(shu),還需要(yao)(yao)(yao)按照(zhao)供應商推薦的(de)循(xun)環插拔次數(shu)后再次驗證(zheng),以(yi)免出現(xian)部分(fen)(fen)(fen)產品(pin)在插拔后發生性(xing)能(neng)(neng)下(xia)(xia)降;環境類測(ce)(ce)試(shi)需要(yao)(yao)(yao)將高壓線束(shu)關(guan)鍵(jian)(jian)指標(biao)(biao)(biao)(絕緣、耐壓、氣(qi)密、溫升)作為(wei)(wei)環境老化后的(de)關(guan)鍵(jian)(jian)考核項,務(wu)必確保環境測(ce)(ce)試(shi)后高壓線束(shu)關(guan)鍵(jian)(jian)指標(biao)(biao)(biao)依(yi)然滿(man)足要(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)。測(ce)(ce)試(shi)樣(yang)品(pin)數(shu)需要(yao)(yao)(yao)根(gen)據高壓線束(shu)零部件在設計驗證(zheng)時的(de)樣(yang)品(pin)數(shu)量保持一致。一般要(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)測(ce)(ce)試(shi)樣(yang)品(pin)數(shu)在3-10組(zu)(zu),這樣(yang)才能(neng)(neng)確保測(ce)(ce)試(shi)數(shu)據的(de)可靠性(xing)。測(ce)(ce)試(shi)分(fen)(fen)(fen)組(zu)(zu)標(biao)(biao)(biao)準應該(gai)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)高壓線束(shu)以(yi)同一標(biao)(biao)(biao)準為(wei)(wei)參(can)考(如USCAR2&37或LV214&215或國標(biao)(biao)(biao)企(qi)標(biao)(biao)(biao)),避(bi)免供應商在多個(ge)標(biao)(biao)(biao)準件切換,逃避(bi)關(guan)鍵(jian)(jian)指標(biao)(biao)(biao)或降低實驗要(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)或驗收標(biao)(biao)(biao)準。
5 結語(yu)
高壓(ya)線束(shu)作為(wei)(wei)新能(neng)源汽車的(de)(de)(de)(de)新型產物。在借助(zhu)傳統汽車低壓(ya)線束(shu)在制定產品(pin)測試標準的(de)(de)(de)(de)同時,需要切實結合高壓(ya)線束(shu)的(de)(de)(de)(de)特點,因地制宜,充(chong)分考慮高壓(ya)線束(shu)的(de)(de)(de)(de)安全,可靠性要求(qiu)。目(mu)前中(zhong)國的(de)(de)(de)(de)新能(neng)源產業處在一個高速發(fa)展的(de)(de)(de)(de)階(jie)段。很多企(qi)業投(tou)入到(dao)這個新興行業,導致線束(shu)及其零部件的(de)(de)(de)(de)產品(pin)質(zhi)量參(can)差不齊(qi)。我(wo)(wo)們要正(zheng)視市場上的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量問題和重(zhong)大風險問題,在產品(pin)的(de)(de)(de)(de)研發(fa)和后期的(de)(de)(de)(de)驗證中(zhong)本著嚴肅、嚴謹、實事求(qiu)是的(de)(de)(de)(de)態度(du)做(zuo)到(dao)嚴格把關,充(chong)分驗證。堅決不允許不合格的(de)(de)(de)(de)產品(pin)流入終端(duan)市場。總而言之,質(zhi)量是企(qi)業的(de)(de)(de)(de)生命,我(wo)(wo)們要為(wei)(wei)質(zhi)量負(fu)責到(dao)底。
參(can)考文獻(xian)
[1] USCAR37-2008, High Voltage Connector Performancesupplement to SAE/USCAR-2 [S]
[2] LV215,Motor Vehicle High-Voltage ContactsTest Specification 2013-03[S]
[3] 鄭(zheng)昊天,尹斌,吳海龍,等.機(ji)械外(wai)載下新能源汽車高壓線束失(shi)效(xiao)風險試驗研(yan)究[J].機床(chuang)與液壓,2017,45(5):70-73.
[4] 彭光輝.高壓電連(lian)接器組件(jian)的可靠(kao)性設(she)計[D].合肥:合肥(fei)工業(ye)大(da)學(xue),2005.
[5] 周紅斌.電動汽車(che)(che)的(de)高壓線束研究[J].汽車(che)(che)實用技術,2012(9):73-76.