岳本龍

（北京汽車(chē)研究總院有限公司，北京 100029）

市場(chǎng)上經(jīng)常有車(chē)輛出現(xiàn)儀表氣囊故障燈亮的問(wèn)題，維修人員使用診斷儀讀取故障碼解析為“氣囊回路阻值高”，憑經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為是氣囊回路斷路，通常采用的解決措施是重新插拔線(xiàn)束護(hù)套，更換氣囊總成、控制器甚至整車(chē)線(xiàn)束以達(dá)到消除故障的目的，但車(chē)輛行駛或放置一段時(shí)間后故障復(fù)現(xiàn)，無(wú)法從根本上解決問(wèn)題，引起用戶(hù)抱怨。

現(xiàn)有一車(chē)輛報(bào)副駕側(cè)氣囊回路阻值高故障，維修人員在不拆卸零部件的前提下，將位于副駕座椅下方的側(cè)氣囊線(xiàn)束與車(chē)身線(xiàn)束的對(duì)接護(hù)套拆開(kāi)檢查，確認(rèn)無(wú)異常重新對(duì)接后故障消除。車(chē)輛放置一周后故障復(fù)現(xiàn)，聯(lián)系多方對(duì)該車(chē)進(jìn)行徹底檢查。

要解決該問(wèn)題，需先了解安全氣囊系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理。

1 安全氣囊系統(tǒng)構(gòu)成及原理簡(jiǎn)介

圖1為安全氣囊系統(tǒng)示意簡(jiǎn)圖，由氣囊控制器、氣囊總成（正面/側(cè)面氣囊）、安全帶預(yù)緊系統(tǒng)、碰撞傳感器（正碰/側(cè)碰傳感器）、連接線(xiàn)束等部分組成。組合儀表通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)接收氣囊系統(tǒng)的狀態(tài)信息并顯示。

圖1 安全氣囊系統(tǒng)示意圖

車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，碰撞傳感器的信號(hào)傳給控制器，控制器經(jīng)運(yùn)算判斷需要展開(kāi)氣囊時(shí)，便向氣體發(fā)生器輸出持續(xù)電壓，產(chǎn)生點(diǎn)火電流。當(dāng)點(diǎn)火電流和持續(xù)時(shí)間達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的條件，引燃?xì)怏w發(fā)生劑，產(chǎn)生大量氣體，經(jīng)過(guò)濾并冷卻后進(jìn)入氣囊，使氣囊在極短的時(shí)間內(nèi)突破襯墊迅速展開(kāi)。

控制器對(duì)氣囊回路的阻值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。若氣囊回路的阻值過(guò)高，ECU輸出的電壓值不變，根據(jù)歐姆定律：I=UR，點(diǎn)火電流I變小，低于設(shè)定值，則氣囊不能展開(kāi)，系統(tǒng)便會(huì)通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)向組合儀表發(fā)信息，點(diǎn)亮氣囊燈提醒駕駛員氣囊系統(tǒng)發(fā)生故障。

2 故障車(chē)安全氣囊系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)拓?fù)浜?jiǎn)介

該車(chē)氣囊系統(tǒng)的電氣拓?fù)淙鐖D2所示，氣囊控制器安裝在副儀表臺(tái)中間，側(cè)碰傳感器布置在左、右B柱，側(cè)氣囊布置在主、副駕座椅頭枕外側(cè)，氣囊線(xiàn)束埋在座椅靠背后部，在座椅下方與車(chē)身線(xiàn)束對(duì)接。三者通過(guò)儀表板線(xiàn)束、機(jī)艙線(xiàn)束、車(chē)身線(xiàn)束實(shí)現(xiàn)信息傳遞。氣囊系統(tǒng)的各個(gè)部件包括整車(chē)線(xiàn)束均按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)布置和固定。

圖2 故障車(chē)安全氣囊系統(tǒng)電氣拓?fù)涫疽鈭D

2.2 氣囊回路阻值構(gòu)成

通過(guò)圖2可知，氣囊回路的阻值由氣體發(fā)生器阻值和線(xiàn)束系統(tǒng)的阻值兩部分組成。氣體發(fā)生器阻值用防爆歐姆表可直接測(cè)量，重點(diǎn)分析線(xiàn)束系統(tǒng)的阻值構(gòu)成。

線(xiàn)束系統(tǒng)的理論阻值計(jì)算公式如下：

式中：R——線(xiàn)束系統(tǒng)的電阻總和；R——線(xiàn)束系統(tǒng)中導(dǎo)線(xiàn)的電阻；R——線(xiàn)束系統(tǒng)中接觸電阻總和；R——導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部阻值特性，常溫下為37.1mΩ/m；L——線(xiàn)束系統(tǒng)中電線(xiàn)總長(zhǎng)度；N——回路中端子與端子接觸數(shù)量；N——回路中端子與導(dǎo)線(xiàn)接觸數(shù)量；R——端子與端子的接觸電阻，10mΩ；R——端子與導(dǎo)線(xiàn)（0.5mm）的接觸電阻，0.6mΩ。

2.3 氣囊系統(tǒng)各模塊阻值設(shè)定

該車(chē)氣囊系統(tǒng)對(duì)各模塊的阻值規(guī)定了具體的數(shù)值范圍，見(jiàn)表1。通過(guò)表1可以看出，若氣體發(fā)生器阻值正常，側(cè)氣囊線(xiàn)束回路阻值不大于1.1Ω便符合設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)不會(huì)報(bào)故障。

表1 安全氣囊系統(tǒng)各分系統(tǒng)阻值范圍設(shè)定 Ω

2.4 側(cè)氣囊系統(tǒng)相關(guān)零部件參數(shù)

該車(chē)氣囊系統(tǒng)所用導(dǎo)線(xiàn)為0.5mm的德標(biāo)FLRY-B雙絞線(xiàn)，護(hù)套及端子均為氣囊系統(tǒng)專(zhuān)用，端子表面鍍金。

針對(duì)車(chē)輛故障信息，對(duì)側(cè)氣囊回路阻值的組成要素進(jìn)行對(duì)比分析。表2為側(cè)氣囊系統(tǒng)阻值相關(guān)參數(shù)。

表2 側(cè)氣囊系統(tǒng)阻值相關(guān)參數(shù)

2.5 線(xiàn)束系統(tǒng)側(cè)氣囊回路理論計(jì)算阻值

側(cè)氣囊系統(tǒng)中R與R理論計(jì)算值分別見(jiàn)表3、表4。

表3 R導(dǎo)線(xiàn)數(shù)值計(jì)算（常溫）

表4 R接觸數(shù)值計(jì)算（常溫）

根據(jù)2.2公式可得：主駕側(cè)氣囊回路的R=412.9+47.2=460.1mΩ；副 駕 側(cè) 氣 囊 回 路 的R=382.9+47.2=430.1mΩ。兩者均小于1.1Ω，符合氣囊系統(tǒng)對(duì)線(xiàn)束回路阻值的設(shè)計(jì)要求。

3 故障排查

3.1 故障車(chē)測(cè)試

測(cè)試設(shè)備：筆記本（CANoe）、HIOKI RM3545電阻測(cè)試儀、防爆歐姆。

根據(jù)該車(chē)故障信息描述、首次故障解決措施、系統(tǒng)零部件布置特點(diǎn)及現(xiàn)有測(cè)試工具，對(duì)主駕和副駕側(cè)氣囊回路的相關(guān)阻值進(jìn)行測(cè)量，制定排查步驟如下。

1）首先用CANoe讀取車(chē)輛主、副駕側(cè)氣囊回路的當(dāng)前阻值，記為A組數(shù)據(jù)。

2）調(diào)節(jié)座椅開(kāi)關(guān)，使主、副駕座椅前后移動(dòng)，再用CANoe讀取側(cè)氣囊回路的阻值，記為B組數(shù)據(jù)，觀(guān)察故障是否消失。

3）將前排座椅下方車(chē)身線(xiàn)束與側(cè)氣囊線(xiàn)束的對(duì)接護(hù)套重新插拔，再用CANoe讀取側(cè)氣囊回路阻值，記為C組數(shù)據(jù)，觀(guān)察故障是否消失。

4）從座椅上拆下氣囊總成，用防爆歐姆表測(cè)量氣體發(fā)生器的阻值，記為D組數(shù)據(jù)。

特別提醒：測(cè)量氣體發(fā)生器一定要使用防爆歐姆表，使用其他設(shè)備存在引爆氣體發(fā)生器的風(fēng)險(xiǎn)。

按上述步驟完成測(cè)量，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 實(shí)車(chē)測(cè)量數(shù)據(jù) Ω

分析表5數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論。

1）主駕側(cè)氣囊回路測(cè)量阻值自始至終無(wú)變化，且小于3.3，該回路正常。

2）副駕側(cè)氣囊回路阻值初始值7.39，大于3.3，引起系統(tǒng)故障；重新插拔護(hù)套后阻值恢復(fù)正常，故障消失，說(shuō)明“護(hù)套重新插拔”這個(gè)動(dòng)作導(dǎo)致了阻值變化，排查范圍縮小到該對(duì)護(hù)套附近。

3）主、副駕氣囊的氣體發(fā)生器阻值在1.8~2.2區(qū)間，正常。

4）C組數(shù)值減去D組數(shù)值即為正常情況下側(cè)氣囊線(xiàn)束系統(tǒng)的阻值，主駕側(cè)氣囊線(xiàn)束系統(tǒng)阻值為0.51Ω，副駕側(cè)氣囊線(xiàn)束系統(tǒng)阻值為0.41Ω，接近理論計(jì)算值。

上述測(cè)試結(jié)果排除氣體發(fā)生器和控制器發(fā)生故障的可能。為了繼續(xù)查找原因，將車(chē)身線(xiàn)束和側(cè)氣囊線(xiàn)束從故障車(chē)拆下做進(jìn)一步分析。

3.2 故障線(xiàn)束初步測(cè)試

考慮到車(chē)身線(xiàn)束與副駕側(cè)氣囊線(xiàn)束的對(duì)接護(hù)套重新插拔引起系統(tǒng)阻值變化，判斷該處的接觸電阻存在異常。

對(duì)車(chē)身線(xiàn)束氣囊功能分支和側(cè)氣囊線(xiàn)束進(jìn)行初步目視檢查，導(dǎo)線(xiàn)、護(hù)套和端子外觀(guān)良好，無(wú)明顯損壞狀況。兩護(hù)套對(duì)接牢固，將端子挑出重新插入護(hù)套，能清晰地聽(tīng)到鎖片與端子卡接到位的聲音，鎖定后拉拽導(dǎo)線(xiàn)無(wú)法將端子從護(hù)套拔出，說(shuō)明端子和護(hù)套固定良好，不會(huì)存在端子退針導(dǎo)致的虛接，影響阻值變化。

用電阻測(cè)試儀檢測(cè)對(duì)接護(hù)套根部導(dǎo)線(xiàn)之間的阻值，如圖3所示，該阻值由1個(gè)R與2個(gè)R組成，理論數(shù)值為11.2mΩ。測(cè)試過(guò)程中不斷對(duì)護(hù)套及導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行摔打撕扯，阻值始終穩(wěn)定在5.8~6.5mΩ之間，低于理論值，說(shuō)明此時(shí)該護(hù)套內(nèi)的接觸電阻正常。

圖3 車(chē)身線(xiàn)束與側(cè)氣囊線(xiàn)束對(duì)接段阻值測(cè)試

3.3 端子及導(dǎo)線(xiàn)檢測(cè)

端子和導(dǎo)線(xiàn)的連接方式為壓接，中國(guó)汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 29106—2014《汽車(chē)電線(xiàn)束技術(shù)條件》對(duì)壓接工藝與標(biāo)準(zhǔn)有詳細(xì)的規(guī)定。

將車(chē)身線(xiàn)束與副駕側(cè)氣囊線(xiàn)束的對(duì)接分支剪下，取護(hù)套中的端子（帶壓接導(dǎo)線(xiàn)）制成檢測(cè)樣本并做標(biāo)記，車(chē)身線(xiàn)束的端子樣本為1#、2#（316833-2：TE，母端），側(cè)氣囊線(xiàn)束的端子樣本為3#、4#（316834-2：TE，公端），其中1#、3#配對(duì)，2#、4#配對(duì)。

3.3.1 端子表面檢測(cè)

對(duì)4個(gè)樣本進(jìn)行初步檢測(cè)，結(jié)果如下。

1）端子結(jié)構(gòu)正常，無(wú)變形。

2）對(duì)2組端子進(jìn)行插拔，可以感受到相應(yīng)阻力，說(shuō)明兩端子嚙合狀態(tài)良好。

3）用徠卡DM5000型金相顯微鏡對(duì)端子接觸面進(jìn)行觀(guān)察。

因無(wú)法觀(guān)測(cè)母端子內(nèi)部，只對(duì)3#、4#公端子正反面進(jìn)行觀(guān)測(cè)，鍍金層狀態(tài)良好，無(wú)氧化現(xiàn)象，有插拔引起的淺顯劃痕，但不會(huì)引起接觸電阻的明顯變化，觀(guān)測(cè)圖像如圖4所示。

圖4 3#、4#端子正反面鍍金層觀(guān)測(cè)圖像

根據(jù)上述結(jié)果，判斷端子與端子之間的接觸電阻正常。

3.3.2 端子與導(dǎo)線(xiàn)壓接檢測(cè)

將4個(gè)樣品委托第三方線(xiàn)束供應(yīng)商做電壓降測(cè)試和接點(diǎn)橫斷面檢測(cè)。中國(guó)汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 29106—2014《汽車(chē)電線(xiàn)束技術(shù)條件》對(duì)電壓降和接點(diǎn)橫斷面檢測(cè)有詳細(xì)要求。

樣品電壓降測(cè)試結(jié)果和計(jì)算后的接觸電阻見(jiàn)表6。

表6 電壓降測(cè)試結(jié)果

從表6數(shù)據(jù)可以看出，1#、2#樣品電壓降小于3mV，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，3#、4#樣品電壓降超出標(biāo)準(zhǔn)要求。

隨后對(duì)4個(gè)樣品做接點(diǎn)橫斷面檢測(cè)，結(jié)果為：1#、2#樣品合格，3#、4#樣品不合格，如圖5、圖6所示。

圖5 1#、2#樣品橫斷面（合格）

圖6 3#、4#樣品橫斷面（不合格）

3#、4#橫斷面檢測(cè)詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表7，根據(jù)該供應(yīng)商內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，畫(huà)“●”項(xiàng)為必檢項(xiàng)，其它項(xiàng)為參考項(xiàng)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為任一必檢項(xiàng)不合格，即判定壓接不合格。

表7 3#、4#樣品橫斷面數(shù)據(jù)

綜上可知，副駕側(cè)氣囊線(xiàn)束的導(dǎo)線(xiàn)和端子壓接不合格，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

將副駕側(cè)氣囊線(xiàn)束接氣體發(fā)生器的2個(gè)帶線(xiàn)端子制成樣品5#、6#，再次進(jìn)行電壓降和橫斷面檢測(cè)，結(jié)果表明此2個(gè)樣品壓接仍不合格。電壓降檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 電壓降測(cè)試結(jié)果

接點(diǎn)橫斷面檢測(cè)結(jié)果如圖7所示，壓縮比率分別為107.97%和111.41%。

圖7 5#、6#樣品橫斷面（不合格）

4 影響線(xiàn)束端子壓接區(qū)電壓降的原因分析

若將副駕側(cè)氣囊回路中所有端子與導(dǎo)線(xiàn)的接觸電阻按照4#樣品的數(shù)值來(lái)計(jì)算，根據(jù)第2.2節(jié)的公式計(jì)算，副駕側(cè)氣囊線(xiàn)束回路系統(tǒng)阻值為483.38mΩ（即：382.9+10×4+5.04×12），小于1.1Ω，同樣滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)線(xiàn)束回路阻值的設(shè)計(jì)要求，而用CANoe讀取的7.39Ω又該如何解釋?zhuān)?/p>

柳州市產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)所黃夢(mèng)川同志根據(jù)端子壓接的一系列測(cè)試數(shù)據(jù)得出的結(jié)論：壓接松緊程度大致會(huì)引起端子壓接區(qū)電壓降0.3~0.7mV的偏差，屬于正常波動(dòng)，壓接松緊度并非是引起端子壓接區(qū)電壓降不合格的主要因素，端子表面氧化才是導(dǎo)致端子壓接區(qū)電壓降不合格的主要原因。端子氧化產(chǎn)生氧化膜，產(chǎn)生膜層電阻，膜層電阻高于端子基材的電阻，使接觸阻值升高，從而造成電壓降升高。

需要注意的是，該處所說(shuō)的氧化膜是在端子的接觸區(qū)產(chǎn)生的。為了加強(qiáng)端子的抗氧化性能，氣囊系統(tǒng)的線(xiàn)束回路一般都采用接觸區(qū)鍍金的端子。故障車(chē)的端子樣品接觸區(qū)表面鍍金層未發(fā)生氧化，因此只能是端子壓接區(qū)發(fā)生了氧化現(xiàn)象。

圖7、圖8可以看出，樣品的壓縮比率均不符合要求，銅絲之間充滿(mǎn)了縫隙，雖然端子壓接的導(dǎo)線(xiàn)匹配防水栓，但仍不能避免水氣進(jìn)入壓接區(qū)的縫隙中，3#、4#樣品所在的護(hù)套固定在駕座椅下方，直接暴露在外部環(huán)境中，甚至可能有細(xì)小的微塵或者其他污染物進(jìn)入壓接區(qū)，加速在端子與銅絲之間形成氧化膜。氧化膜層與其他污染物質(zhì)構(gòu)成膜層電阻（又叫薄膜電阻），導(dǎo)致回路阻值升高。

該膜層有一個(gè)特點(diǎn)，在小電壓、小電流（≤20mV/100mA）情況下保持相對(duì)穩(wěn)定，在高電壓以及大電流情況下會(huì)被擊穿。氣囊控制器檢測(cè)回路阻值的電流小于100mA，不會(huì)擊穿膜層，因此CANoe檢測(cè)到回路阻值高達(dá)7.39Ω。

重新插拔護(hù)套后故障消失是因?yàn)樵撃恿硪粋€(gè)特性——脆弱。插拔護(hù)套的動(dòng)作對(duì)壓接區(qū)膜層造成了損壞，使該處接觸電阻恢復(fù)正常。雖然端子壓接不合格，但除去膜層后線(xiàn)束系統(tǒng)阻值仍在允許范圍內(nèi)，且膜層短時(shí)間內(nèi)不會(huì)形成，因而車(chē)輛氣囊系統(tǒng)短期內(nèi)運(yùn)行正常。一段時(shí)間后壓接區(qū)又產(chǎn)生新的膜層，側(cè)氣囊系統(tǒng)阻值再次超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，故障再現(xiàn)。

綜上所述，側(cè)氣囊線(xiàn)束的導(dǎo)線(xiàn)和端子壓接不合格，壓接區(qū)存在縫隙，產(chǎn)生膜層電阻，是導(dǎo)致側(cè)氣囊回路阻值高的根本原因。

5 總結(jié)與思考

在研發(fā)層面，氣囊線(xiàn)束的布置、固定和插接件選型都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，只要遵循設(shè)計(jì)規(guī)則便可以滿(mǎn)足要求；車(chē)輛總裝層面，主機(jī)廠(chǎng)對(duì)線(xiàn)束的裝配也非常重視。但在線(xiàn)束零部件的生產(chǎn)階段，某些細(xì)節(jié)的忽視往往會(huì)留下隱患，短期內(nèi)不會(huì)影響品質(zhì)指標(biāo)，可以通過(guò)種種質(zhì)檢程序，但終究會(huì)在一定時(shí)間后引起質(zhì)變。

線(xiàn)束的壓接工藝發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，如何保證端子的壓接品質(zhì)，在此不做過(guò)多的討論，僅針對(duì)氣囊線(xiàn)束的制作管控聊一聊個(gè)人的看法。

首先保證氣囊線(xiàn)束在生產(chǎn)環(huán)節(jié)和運(yùn)輸過(guò)程無(wú)塵且干燥，避免線(xiàn)束的端子及導(dǎo)線(xiàn)被空氣中的濕氣和雜質(zhì)污染。

再者端子壓接區(qū)的斷面檢測(cè)、拉拔力測(cè)試、電壓降測(cè)試頻率要高于普通功能的線(xiàn)束，做到每天一檢，一旦發(fā)現(xiàn)壓接異常立即整改，避免產(chǎn)生批量不合格品流轉(zhuǎn)至下工序，造成品質(zhì)隱患。

另外，隨著新能源汽車(chē)的迅速發(fā)展，超聲波焊接也更加廣泛地應(yīng)用于線(xiàn)束加工。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比可知，超聲波焊接和壓接兩種連接方式，兩者的拉拔力屬性差別不大，但在電壓降方面，超聲波焊接的性能優(yōu)于壓接，因此氣囊回路的端子與導(dǎo)線(xiàn)采用超聲波焊接也是一種選擇。