测试汽车电缆载流量及过载时导体最大温升的试验装置

技术领域

本发明属于汽车电缆测试设备技术领域，尤其涉及一种测试汽车电缆载流量及过载时导体最大温升的试验装置。

背景技术

随着经济的发展，汽车已经成为人们生活中必不可少的交通工具，汽车在普通民众的家庭中大量普及。新能源汽车是以电能作为动力能源，具有绿色环保的优点，不受城市交通限号政策限制，已经成为人们选购汽车的首选。但是，由于电能储存和释放过程的不稳定性以及电池电路自身安全性等原因，新能源汽车屡次出现自燃、冒烟等情况。这就要求汽车制造厂商必须非常慎重的选择电气元件。汽车电缆是新能源汽车的必备配件且使用量大，汽车电缆的载流量直接影响新能源汽车的整体安全性能。目前，汽车电缆的载流量问题被整车制造厂商屡次质疑。汽车电缆的载流量和过载时的安全性困扰着很多汽车制造厂商的设计工程师。汽车电缆的载流量测量以及过载时导体的最大温升被提到日程上来。

目前，汽车制造行业中，对汽车电缆的载流量测量以及过载时导体的最大温升的主流试验方法有以下两种：

其一是德国大众集团基于VW60306-3的测试方法，它的基本原理是：因承载电流的导体在电缆内部，故无法精确测量它的实际温度。根据电阻与温度变化关系，首先进行不同温度导体电阻测试(电桥和硅油浴法)，利用测定不同温度下电缆导体实际电阻值，推导出导体的温度系数(根据现行的标准：室温温度范围温度系数k是一个一次线性系数，简写为Rt＝R20*(1+K*(t-20))，但高温时，温度系数是一个二次参数Rt＝R20*(1+a*(t-20)+b*(t-20)

通过测试在一定温度、相对稳定、没有强制循环的空气中通过电线电缆的电压和电流值算出电阻，再通过温度和电阻的一一对应关系，计算出电缆导体的实际温度，从而得到一个温差ΔT＝a*I+b*I

但是，上述汽车电缆的测试方法是基于传统燃油车用汽车电缆设计，测试方法的测试箱体为一个由有机玻璃制得的箱体。所以对于新能源汽车用的电缆而言，这种方法存在着一些技术缺陷。

1、因为有机玻璃的导热性和耐热性较差，尤其对于汽车电缆截面积较大的新能源汽车电缆，在电缆的测试过程中，电缆的发热量也会越来越大，会直接影响到试验周围环境温度的稳定，而上述传统构造的测试箱体，没有控制环境温度的功能。

2、上述测试方法中所测试的是传统汽车用电缆在标准安装环境下的载流量，但作为汽车用电缆，其敷设空间极其狭小，它的周围不仅仅是空气，还有很多地方是金属或其它材料，造成散热的介质大不相同，因此用传统汽车电缆的测试箱来对新能源电缆进行测试，测试结果的准确性和可靠性较差。

3、如果电缆敷设在新能源汽车的发动机舱周围或者电池背面等安装环境下，安装的环境温度甚至超过了有机玻璃的耐热温度等级，使得计算公式中的测试数据出现偏差。

4、新能源汽车的行驶状态下，汽车电缆的电流变化大，如不同速度、上坡、加速等情况时，电流变化非常大。汽车设计厂家希望得到实际选用的电缆在一定环境温度、变化电流的条件下，电缆实际工作温度的变化参数以及特性，以了解汽车电缆的安全设计裕度及短时热过载的极限安全电流。且无法根据新能源汽车电机的周期运行电流曲线，测定电缆在周期变化电流的情况下的温度变化。

其二是根据IEC 60840附录A额定电压30kV(Um＝36kM)以上至150kV(Um＝170kM)挤包绝缘电力电缆及其附件—试验方法和要求以及国家电线电缆质检中心企标TICW 15-2012《单根电缆载流量测试方法》进行电缆的测试。目前该试验方法只能进行室温环境下的测试。因采用热电偶测量，特别不适合中小截面电缆的测试。

综上所述，采用现有主流的两种测试方法对新能源电缆进行测试时所存在的技术的问题是：

(1)电缆的截面越来越大，电缆电流的发热影响到了环境温度的稳定；

(2)环境温度高，测试箱的有机玻璃材质已经不能满足要求；

(3)汽车电缆的敷设，不仅仅是在空气中，更多是与金属、护罩和其他器件接触或穿管使用，且汽车空间狭小，电缆实际散热环境与测试环境不同。现有测试方法中的电缆安装环境无法模拟电缆的安装环境，测试结果的可参考性差；

(4)新能源汽车在运行时电流不是稳态的，都是变化的，会出现热过载等极限情况，现有测试装置无法模拟。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种解决目前传统汽油车电缆测试装置无法适用于新能源汽车用电缆的问题的测试汽车电缆载流量及过载时导体最大温升的试验装置。

本发明是这样实现的，一种测试汽车电缆载流量及过载时导体最大温升的试验装置，其特征在于：包括恒温房，所述恒温房内设置恒温箱，所述恒温箱包括可拆卸的材质模拟隔板以及用于安装测试电缆的载架，所述材质模拟隔板围构成箱室，所述载架设置于所述箱室中，所述恒温房和恒温箱的箱室中安装测温原件。

本发明提出一种技术方案，包括恒温房，恒温房可提供10℃～200℃的稳定环境温度。在恒温房的内部在设计一个消除强制风循环的恒温箱。恒温箱包括可活动的载架和可通过拆卸安装的材质模拟隔板组成。根据测试环境和温度要求的不同，可以在恒温箱上安装敷设不同材质的材质模拟隔板，以模拟不同材料的电缆安装环境，还可以按客户要求比例进行混合拼装组合。材质模拟隔板还可以用以阻挡恒温房中循环热风与隔绝恒温房中热源的热辐射。

通过上述方案设计，本方案具有以下优点：

(1)解决环境温度变化影响测试电缆载流量的问题；

(2)通过可替换的模块化的材质模拟隔板，满足高环境温度要求；

(3)可以根据客户需求，替换的模块化的材质模拟隔板，环境介质可以随意更换；

(4)通过调节模块化的材质模拟隔板安装位置，恒温箱的箱室大小可调节，更加符合新能源汽车用电缆的实际敷设环境；

在上述技术方案中，优选的，所述恒温箱包括箱体框架，所述材质模拟隔板以可拆卸的方式安装在所述箱体框架上。

在上述技术方案中，优选的，所述材质模拟隔板为尺寸一致的铸铁板、不锈钢板、铝板、有机玻璃、耐高温玻璃板或耐高温塑料橡胶板。

在上述技术方案中，优选的，所述载架为带支腿的刚性框架，所述刚性框架的内侧安装有电缆吊环，所述载架以抽屉式插装在所述箱室中。

在上述技术方案中，优选的，所述恒温房为热风循环恒温房。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明中恒温箱的结构示意图；

图3是本发明中载架的结构示意图；

图4是本发明中测试电缆的连接结构示意图。

图中、1、恒温房；2、恒温箱；2-1、箱体框架；3、材质模拟隔板；4、载架；5、测试电缆；6、测试电源；7、记录仪；8、电流传感器；9、电位计。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为解决目前传统汽油车电缆测试装置无法适用于新能源汽车用电缆的问题，本发明特提供一种测试汽车电缆载流量及过载时导体最大温升的试验装置，本装置可模拟新能源汽车的电缆工作环境，以保证电缆测量结果更佳准确可靠。为了进一步说明本发明的结构，结合附图详细说明书如下：

请参阅图1-图4，一种测试汽车电缆载流量及过载时导体最大温升的试验装置，包括恒温房1，恒温房1选用商用恒温房，采用热风循环加热，内部是一个带有强制热风循环的环境。本实施例中，恒温房的各个参数指标为：

1)温度波动度≤±0.5℃；

2)仪表解析精度0.1℃；

3)温度空载偏差±3％℃；

4)升降温速率：1～5℃/min；

5)预留穿线孔一个，观察窗一个；

6)箱体内壁为不锈钢材质。

恒温房1内设置恒温箱2，恒温箱2包括可拆卸的材质模拟隔板3以及用于安装测试电缆的载架4，材质模拟隔板3围构成箱室。载架4设置于所述箱室中。本实施例中，具体的，恒温箱2包括箱体框架2-1，材质模拟隔板3以可拆卸的方式安装在箱体框架2-1上。材质模拟隔板3为尺寸一致的铸铁板、不锈钢板、铝板、有机玻璃、耐高温玻璃板或耐高温塑料橡胶板。箱体框架2-1是带支腿的六面体框架构造，材质模拟隔板3为矩形板构造，可利用螺钉直接固定在箱体框架2-1上，也可在箱体框架2-1上形成用于插装质模拟隔板3的插缝。

载架4为带支腿的刚性框架，此刚性框架的内侧安装有电缆吊环，载架4以抽屉式插装在所述箱室中。载架4是直杆焊接构成的框架体，其同样具有插缝，可根据需要安装材质模拟隔板。电缆吊环是低导热系数的耐热橡胶材料吊环，测试电缆5以S形回形吊装于电缆吊环，在载架4的前部具有用于对测试电缆引出段做支撑的架体部分。测试电缆5的引出端连接测试电源6、记录仪7、电流传感器8以及电位计9等试验设备。

恒温房和恒温箱的箱室中安装测温原件，测温原件为热电偶。

使用本装置的测试方法：

步骤1：取测试电缆试样，并测试电缆导体的电阻和温度的二次曲线方程。

采用市售的导体电阻测试电桥和用于恒温的硅油油浴箱，即可测得电缆导体的温度变化曲线。过程简述：将预先测量好长度的电缆浸入到硅油浴中，将硅油浴加温到预定温度，测量电阻值。经过设定不同温度点，多点测量取得电阻和温度的二次曲线方程。

步骤2：利用本装置对电缆式样的电压和电流值进行测量。

将电缆式样敷设到恒温箱中，外接恒流源，在接线两端接入电压表和电流测量传感器，设定好恒温房温度，温度采用VW60306规定的温度，使恒温箱稳定到规定的温度值，开始向电缆式样中通入电流，稳定后测量电压和电流值，增加电流进行下一点的测试。获得测量数值后，经计算获得一次参数a和二次参数b，并获降额曲线数据。

步骤3：继续增加试验电缆的通电电流，提高导体温度，测量热过载时的电流和温度关系。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。