陳偉　韓見強(qiáng)　范利?！《∷?/p>

【摘? 要】以新能源汽車充電線束作為研究對(duì)象，通過測試發(fā)現(xiàn)功率端子壓接區(qū)域電壓降過高是導(dǎo)致線束溫升高的主要原因之一。提出應(yīng)在線束生產(chǎn)過程中對(duì)電壓降進(jìn)行監(jiān)測，從而預(yù)防因電壓降不合格導(dǎo)致的線束溫升高的問題。提出使用更加便捷的直接測試法代替QC/T 29106—2014推薦的間接測試法對(duì)電壓降進(jìn)行測試，并建立了電壓降評(píng)價(jià)體系，依靠對(duì)電壓降的動(dòng)態(tài)監(jiān)測實(shí)現(xiàn)對(duì)端子壓接品質(zhì)的反饋調(diào)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】電壓降；測試；預(yù)防；線束；高溫

中圖分類號(hào)：U463.62? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）06-0028-05

Research on Preventing High Temperature of Wire Harness Based on Voltage Drop Detected Method

CHEN Wei，HAN Jian-qiang，F(xiàn)AN Li-hai，DING Shuang

（AVIC Jonhon Optronic Technology Co.，Ltd.，Luoyang 471003，China）

【Abstract】Taking the charging harness of electrical vehicle as the research object，it was found that the exceeded voltage drop in the crimping area of the power terminal is one of the main reasons for high temperature rise of the wire harness. It was proposed that the voltage drop should be monitored during the production process which can prevent the temperature rise of the wire harness caused by the unqualified voltage drop. The direct test method was proposed to test voltage drop which is more convenient than indirect test method recommended by QC/T 29106—2014. The voltage drop evaluation system also be established，which can realize the feedback regulation to crimping quality according to the dynamic monitoring of voltage drop.

【Key words】voltage drop；test；prevent；wire harness；high temperature

新能源汽車線束是汽車電路系統(tǒng)的重要組成部分，當(dāng)線束通電流時(shí)，會(huì)因端子導(dǎo)線壓接電阻、連接器接觸電阻以及導(dǎo)體自身電阻等多種電阻的存在而產(chǎn)生熱量，造成線束升溫。當(dāng)溫升超過規(guī)定上限時(shí)，會(huì)威脅汽車行駛安全[1]，如圖1所示。

線束的主要發(fā)熱量根據(jù)式（1）得出：

式中：I——導(dǎo)線電流計(jì)算值；R_壓接——端子導(dǎo)線壓接電阻；R_接觸——連接器接觸電阻；R_導(dǎo)體——端子及導(dǎo)線導(dǎo)體電阻；t——導(dǎo)線通電時(shí)間。

端子與導(dǎo)線的連接一般采用壓接技術(shù)，通過在端子與導(dǎo)線的接觸區(qū)域施加壓力使其產(chǎn)生相應(yīng)的形變，實(shí)現(xiàn)可靠的電氣和機(jī)械連接[2]，因而端子導(dǎo)線的壓接電阻R壓接與線束生產(chǎn)過程密切相關(guān)[3]。如何在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)端子導(dǎo)線壓接電阻的管控，對(duì)于預(yù)防線束特別是高壓線束出現(xiàn)批次性溫升過高的問題有著重要的意義[4]。

1? 研究背景

本文以某交流充電線束作為研究對(duì)象，該線束L和N功率線路分別連接32A交流充電插座功率端子和OT型端子，使用6mm2導(dǎo)線，如圖2所示。該線束在充電過程中有6條線束被監(jiān)測到出現(xiàn)溫升過高的問題，本文對(duì)上述交流充電線束和與其對(duì)插充電的交流充電槍進(jìn)行相關(guān)測試，研究分析溫升過高的原因。

2? 測試分析

2.1? 線束溫升及電壓降數(shù)據(jù)測試

本文使用直流電源、熱電偶、封閉箱及溫度采集器經(jīng)過多組溫升測試（圖3），發(fā)現(xiàn)2條交流充電線束最大溫升分別為66.5℃、68.6℃，超過標(biāo)準(zhǔn)GB/T 37133—2018規(guī)定的55℃的最大溫升上限[5]；另外4條交流充電線束測試時(shí)未發(fā)現(xiàn)溫升超限異常。同時(shí)對(duì)2條32A交流充電槍進(jìn)行測試，最大溫升分別為55.2℃、55.8℃，均超過55℃的最大溫升上限。上述溫升測試具體測試數(shù)據(jù)如表1所示。

進(jìn)一步對(duì)溫升過高的交流充電線束和充電槍L和N功率孔位的端子壓接區(qū)的電壓降進(jìn)行了測試，如表1所示，溫升大于55℃的功率端子與導(dǎo)線壓接區(qū)的電壓降均超過標(biāo)準(zhǔn)QC/T 29106—2014規(guī)定的20mV上限。QC/T 29106—2014《汽車電線束技術(shù)條件》是中國汽車線束行業(yè)現(xiàn)行的主要標(biāo)準(zhǔn)之一[6]。

同時(shí)，使用與上述被測試的交流充電線束同樣的壓接參數(shù)壓接了5條32A插座功率端子樣線，分別進(jìn)行了電壓降和溫升測試，測試數(shù)據(jù)顯示電壓降和溫升均未超標(biāo)，具體測試數(shù)據(jù)如表2所示。

2.2? 溫升及電壓降數(shù)據(jù)分析

通過分析表1和表2共21組端子導(dǎo)線壓接區(qū)的溫升及電壓降測試數(shù)據(jù)可得出以下3條結(jié)論。

結(jié)論1：表1中充電線束1的L孔位和充電線束3的N孔位最大溫升均超過55℃最大溫升，而其端子壓接區(qū)的電壓降也均超過標(biāo)準(zhǔn)QC/T 29106—2014上限20mV，且均為同一天同一批次生產(chǎn)的產(chǎn)品。

結(jié)論2：表1中其余12個(gè)孔位端子壓接區(qū)的電壓降均未超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上限，而其最大溫升也未超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上限。

結(jié)論3：表2中5條32A插座功率端子樣線端子壓接區(qū)的電壓降均未超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上限，而其最大溫升也未超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上限。

在后續(xù)生產(chǎn)中，多組測試數(shù)據(jù)表明，一旦端子導(dǎo)線壓接區(qū)電壓降超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上限，其最大溫升同樣會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上限。

2.3? 電壓降異常原因分析

為研究功率端子電壓降異常偏大的原因，對(duì)表1中交流充電線束1插座端L孔位端子、交流充電線束3插座端N孔位端子進(jìn)行了剖面分析，如圖4所示。導(dǎo)線壓縮比為86.44%（圖5），略大于壓接規(guī)范推薦的75%～85%的壓縮比要求[7]，即導(dǎo)線被壓接狀態(tài)偏松。為了研究導(dǎo)線被壓接狀態(tài)偏松是否是導(dǎo)致溫升的直接主要因素，對(duì)壓縮比為85%～90%端子導(dǎo)線樣件進(jìn)行電壓降測試驗(yàn)證，結(jié)果如圖6所示。結(jié)果表明：導(dǎo)線壓縮比為86.44%并非電壓降異常偏大的直接主要影響因素。

但根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究[8]，端子導(dǎo)線壓接處壓接電阻（電壓降）與導(dǎo)線壓縮比整體呈正相關(guān)趨勢，文獻(xiàn)認(rèn)為將導(dǎo)線縮比控制在78%較為合適。因此，適當(dāng)降低導(dǎo)線壓接的壓縮比對(duì)降低端子導(dǎo)線壓接區(qū)域的壓接電阻較為有利[9]。

進(jìn)一步分析表1中交流充電線束1和3功率端子電壓降異常偏大的原因可能為：①本批次導(dǎo)線壓接參數(shù)設(shè)置有誤；②端子導(dǎo)線壓接過程中存在或出現(xiàn)可導(dǎo)致電壓降異常偏大的不明影響因素；③其他偶發(fā)因素。上述影響因素在線束生產(chǎn)過程中難以被發(fā)現(xiàn)或識(shí)別。

根據(jù)上述分析，在線束生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)可導(dǎo)致端子電壓降異常偏大的影響因素且未被識(shí)別，就可能造成整批線束出現(xiàn)批次性電壓降異常，即壓接電阻異常，進(jìn)而可能導(dǎo)致整批線束出現(xiàn)溫升過高的問題。

同時(shí)，根據(jù)相關(guān)研究測試，不同生產(chǎn)廠家或不同規(guī)格導(dǎo)線的導(dǎo)體絞合節(jié)距、導(dǎo)體絞合方向、導(dǎo)體材料、端子和導(dǎo)體表面氧化程度及導(dǎo)體鍍層等多種因素，均會(huì)對(duì)端子導(dǎo)線壓接后的電壓降產(chǎn)生不同程度的影響[10-15]；且上述影響無規(guī)律性或其影響在生產(chǎn)過程中難以被識(shí)別[16]。

3? 預(yù)防線束高溫的措施及方法

3.1? 預(yù)防措施

結(jié)合表1中的測試數(shù)據(jù)和本文2.2線束溫升及電壓降數(shù)據(jù)測試進(jìn)一步分析，可得出如下結(jié)論：①線束生產(chǎn)過程中不明干擾因素隨時(shí)可能出現(xiàn)；②不同批次線束產(chǎn)品所受干擾因素存在差異，如圖7“黑箱理論”所示，且干擾因素對(duì)溫升結(jié)果影響無規(guī)律性可言或難以被識(shí)別；③根據(jù)“黑箱理論”，無論有多少干擾因素，無論干擾因素的影響是否存在規(guī)律性或是否易被識(shí)別，只需測量端子壓接區(qū)電壓降是否超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上限，即可用來提前探測線束是否有可能產(chǎn)生高溫的風(fēng)險(xiǎn)。

因此，考慮在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中增加功率端子電壓降測試工序，并引入電壓降評(píng)價(jià)體系，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)端子電壓降測試結(jié)果對(duì)壓接參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測和反饋調(diào)節(jié)。

3.2? 電壓降間接測試法

參照QC/T 29106—2014電壓降的規(guī)定，設(shè)置直流電源設(shè)備的檢測電流，用直流電源設(shè)備上所帶的正負(fù)測試夾，分別夾住32A功率端子部件線兩端的金屬部分，從而構(gòu)成閉環(huán)測試電路，如圖8所示。

待測試區(qū)達(dá)到熱平衡后，使用萬用表探針或其他同樣功能的設(shè)備測試端子壓接區(qū)的電壓降[17]。

根據(jù)QC/T 29106—2014的規(guī)定，端子壓接區(qū)電壓降按式（2）計(jì)算：

U_AB=U_AC-U_CD（2）

式中：U_AB——導(dǎo)線壓接區(qū)電壓降；U_AC——測量點(diǎn)A和點(diǎn)C之間的電壓降；U_CD——測量點(diǎn)C和點(diǎn)D之間的電壓降。

按照QC/T 29106—2014推薦的電壓降測試方式（本文稱之為電壓降間接測試法），主要有2個(gè)因素致使其無法在線束生產(chǎn)中應(yīng)用實(shí)施：①標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需測試區(qū)達(dá)到熱平衡后方可進(jìn)行電壓降測量，該要求耗時(shí)較長，無法滿足線束生產(chǎn)的流水節(jié)拍；②標(biāo)準(zhǔn)所推薦的測試方式需對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行兩處剝皮處理，為破壞性試驗(yàn)，無法應(yīng)用于生產(chǎn)中產(chǎn)品的測試。

3.3? 電壓降直接探測法及對(duì)比驗(yàn)證

為了能夠?qū)㈦妷航堤綔y技術(shù)應(yīng)用到線束產(chǎn)品生產(chǎn)中，本文探索使用電壓降直接測試法代替間接測試法來測試端子壓接區(qū)的電壓降。所謂電壓降直接測試法，即將2個(gè)金屬探針分別直接放置于端子壓接區(qū)的2個(gè)端部，如圖9所示。

為了驗(yàn)證因素①，分別測試在通電初始和達(dá)到熱平衡后兩種狀態(tài)下電壓降的數(shù)值，結(jié)果表明兩種狀態(tài)下電壓降差別較小，如圖10所示。因此在線束生產(chǎn)中測試電壓降時(shí)，無需達(dá)到熱平衡即可進(jìn)行電壓降測試。該論點(diǎn)同時(shí)得到了相關(guān)文獻(xiàn)的佐證[18]。

為了驗(yàn)證因素②，分別按照直接測試法和QC/T 29106—2014推薦的間接測試法對(duì)比測試不同壓接狀態(tài)的端子電壓降，如圖11所示。測試結(jié)果表明：兩種測試方法所測端子電壓降的數(shù)值較為接近，誤差基本都在2mV以內(nèi)，如表3所示。因此，可以使用電壓降直接測試法代替間接測試法對(duì)端子壓接區(qū)的電壓降進(jìn)行測試，應(yīng)用到生產(chǎn)中。

3.4? 電壓降評(píng)價(jià)體系建立

以32A交流充電線束為例，使用6mm2導(dǎo)線，QC/T 29106—2014規(guī)定的最大允許電壓降為20mV，電壓降區(qū)間范圍較大。為了更有效地監(jiān)測端子電壓降，可以將合格電壓降區(qū)間范圍劃分為5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，如表4所示。當(dāng)檢測到電壓降為中等或合格時(shí)，反饋工藝分析原因并對(duì)壓接設(shè)備或參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，直至壓接設(shè)備或參數(shù)正常穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)檢測到電壓降為不合格時(shí)，需對(duì)本批次壓接的線束進(jìn)行100%測試。電壓降評(píng)價(jià)體系反饋流程，如圖12所示。

4? 應(yīng)用測試

本文所提出的測試方法，在實(shí)際使用過程中測出某批次產(chǎn)品功率端子壓接區(qū)的電壓降超過100mV，反饋至工藝查找原因。經(jīng)對(duì)故障端子壓接區(qū)進(jìn)行剖面分析，如圖13所示。從圖中可以明顯看出壓接后的導(dǎo)線之間存在一定的縫隙，測試發(fā)現(xiàn)壓接區(qū)壓接高度超出規(guī)定范圍，致使導(dǎo)線未被壓緊，分析可能是壓接參數(shù)設(shè)置異常所致。重新按照工藝文件調(diào)整校核壓接高度后，端子壓接區(qū)電壓降均小于5mV，故障排除，說明本文所提出的測試方法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)有效。

本文所建議的檢測方法，根據(jù)需要可以在其他線束推廣應(yīng)用，特別是大電流功率線束?？梢愿鶕?jù)線束前期溫升表現(xiàn)情況，制定相應(yīng)的檢測數(shù)量和頻率。建議檢測頻率參照GJB179A一般檢測水平II一次正常檢驗(yàn)，AQL=1.0抽樣。

5? 結(jié)論

本文通過對(duì)32A交流充電線束測試分析，總結(jié)了端子壓接區(qū)電壓降過高是導(dǎo)致線束溫升高的主要原因之一，提出了在線束產(chǎn)品生產(chǎn)過程中應(yīng)增加端子電壓降“前工序探測技術(shù)”檢測。

本文通過試驗(yàn)件對(duì)比測試，創(chuàng)新提出了使用更便捷的電壓降直接測試法代替QC/T 29106—2014推薦的間接測試法，解決了間接測試法因高耗時(shí)和破壞性特點(diǎn)無法應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)中的兩大技術(shù)難題。

本文創(chuàng)新提出了建立電壓降評(píng)價(jià)體系，通過電壓降測試數(shù)據(jù)來對(duì)端子壓接區(qū)壓接品質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)反饋調(diào)節(jié)，提升了端子壓接電阻的優(yōu)良性、穩(wěn)定性和可靠性。

本文所提出的測試方法已于2021年11月開始在某量產(chǎn)項(xiàng)目中應(yīng)用實(shí)施，在實(shí)際應(yīng)用過程中可以篩查出電壓降超標(biāo)的產(chǎn)品。解決了從理論提出到實(shí)際應(yīng)用的問題，在線束領(lǐng)域具有一定的推廣價(jià)值和意義。

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（編輯? 楊凱麟）