Analyse des faisceaux de câbles étanches pour automobiles

Les faisceaux de câbles automobiles sont équivalents au système nerveux des véhicules. Ils connectent un nombre croissant d'appareils électriques et jouent un rôle crucial dans la transmission de l'énergie et la communication des signaux. Cela affecte directement la qualité et les performances du véhicule. Par conséquent, en plus de répondre aux exigences de performance de base du véhicule, les exigences de qualité du faisceau de câbles lui-même sont également très élevées. Parmi eux, la performance d'étanchéité est l'un des indicateurs clés pour évaluer la qualité des faisceaux de câbles et joue un rôle crucial.

Cet article présente certaines mesures courantes visant à améliorer les performances d'étanchéité des faisceaux de câbles automobiles.

1. Division des zones imperméables pour automobiles

Le véhicule peut être divisé en zones humides et zones sèches. Selon la norme QC/T 29106-2014, Conditions techniques pour les harnais de câbles automobiles, une zone sèche fait référence aux zones où le faisceau de câbles ne nécessite pas de traitement imperméable spécial, comme la cabine, l'habitacle et le coffre. Cela comprend des harnais pour le tableau de bord, le toit, la console centrale et le pare-chocs arrière. Les zones humides sont des zones situées en dehors des zones sèches où le harnais nécessite un traitement imperméable spécial, y compris le compartiment moteur et les quatre portes. Les exemples incluent les faisceaux de moteurs, les faisceaux de pare-chocs avant, les câbles de batterie et les faisceaux de portes.

1.1 Définition des indices d'étanchéité

La norme ISO 20653, Véhicules routiers - Degrés de protection (Code IP) - Protection des équipements électriques contre les corps étrangers, l'eau et les contacts, introduit le concept de niveaux de protection. Ces niveaux définissent le degré de protection contre les éléments extérieurs tels que l'eau et sont vérifiés par des méthodes d'essai normalisées. Les définitions spécifiques des niveaux d'étanchéité sont présentées dans le Tableau 1.

1.2 Classification des indices d'étanchéité

Sur la base de ces définitions et de la stabilité environnementale des différentes zones, la norme ISO 20653 fournit des exemples d'indices d'étanchéité pour différentes zones automobiles, comme indiqué dans le Tableau 2. En outre, le QC/T 413-2002, Conditions techniques de base pour les équipements électriques automobiles, spécifie des exigences détaillées concernant les niveaux d'étanchéité dans différentes zones :

Les produits placés sous le capot ou exposés à l'extérieur doivent atteindre la norme IPX4 et réussir les tests contre les éclaboussures d'eau.

Les produits dans la cabine ou le coffre doivent être conformes à la norme IPX3 et réussir les tests de pulvérisation d'eau.

De plus, les contrôleurs, les connecteurs et les composants associés ne doivent pas être placés à moins de 100 mm du sol. Si cela est inévitable, des mesures d'étanchéité appropriées doivent être mises en œuvre.

1.3 Définition de la profondeur de pataugeage

Lors du développement du véhicule, des scénarios tels que la conduite dans des rues inondées ou des zones basses nécessitent la prise en compte de la capacité du véhicule à patauger. Cela introduit le concept de « ligne de pataugeage », qui représente la profondeur maximale que le véhicule peut parcourir en toute sécurité à une certaine vitesse. Pour les véhicules à carburant traditionnels, aucune norme nationale ne le spécifie ; cela est déterminé par les constructeurs. La figure 1 montre la profondeur de pataugeage pour un modèle spécifique.

Pour les véhicules électriques, les normes de pataugeage sont plus strictes. Par exemple, à Shanghai, la norme pour les véhicules à énergie nouvelle exige que le véhicule patauge à :

15 cm de profondeur à ≥ 30 km/h pendant 10 minutes.

30 cm de profondeur à ≥ 5 km/h (avant et arrière) pendant 10 minutes.

2. Mesures d'étanchéité à l'eau pour les faisceaux de câbles

Pour répondre aux exigences d'étanchéité dans différentes zones, les faisceaux de câbles nécessitent principalement une protection dans les zones humides et dans les zones de transition sec-humide. Les mesures d'étanchéité actuelles peuvent être divisées en deux catégories : la sélection des composants et la conception du routage.

2.1 Sélection des composants

Connecteurs

Les connecteurs étanches sont couramment utilisés dans les zones humides. Ces connecteurs garantissent l'intégrité mécanique et électrique dans des conditions de pression d'eau spécifiques. Les fonctionnalités incluent :

Joints en caoutchouc : assurent l'étanchéité entre les connecteurs et les prises.

Bouchons étanches et bouchons d'obturation : empêchez l'eau de pénétrer par les ports de connexion non utilisés. Ceux-ci doivent correspondre au calibre du fil. (Voir les figures 2 et 3).

Tubes thermorétractables

Des zones telles que les épissures de fils et les bornes de terre dans les zones humides nécessitent des tubes thermorétractables adhésifs pour empêcher la corrosion et garantir l'isolation. Le choix du tube dépend du diamètre du fil et de la température de fonctionnement (par exemple, ≥ 125 °C pour les compartiments moteur). Une application correcte implique le contrôle de :

Température de rétrécissement

Positionnement

Taux de rétrécissement (voir Figure 4).

Composants en caoutchouc

Des composants en caoutchouc sont utilisés dans les zones de transition (par exemple, les pare-feux, les portes) pour isoler les zones humides et sèches. Les dimensions doivent garantir un ajustement parfait entre les composants en caoutchouc et la tôle, en tenant compte des tolérances radiales.

Clips imperméables

Les clips situés aux transitions sec-humide doivent éviter les perforations de la tôle. Si cela est inévitable, des clips étanches doivent être utilisés, garantissant des surfaces environnantes lisses pour une étanchéité efficace. (Voir Figure 5).

Faisceaux de câbles ABS

Le câblage ABS doit résister aux mouvements, aux éclaboussures d'eau et à l'immersion. L'étanchéité est assurée par des joints en caoutchouc et des composants surmoulés. Les fabricants effectuent souvent des tests d'air sous pression à des fins de validation.

2.2 Conception du routage

Outre la sélection des composants, la conception du routage influe sur les performances d'étanchéité :

Orientation des composants : les connecteurs de la zone humide doivent être orientés vers le bas ou être horizontaux pour empêcher l'accumulation et la pénétration d'eau.

Chemins de routage : les faisceaux de câbles doivent garantir :

Les harnais de zone humide sont positionnés plus bas que les harnais de zone sèche pour empêcher le transfert d'eau.

Les sections non emballées situées à proximité des transitions empêchent les effets capillaires et utilisent des matériaux non absorbants comme le PVC.

Des points de drainage supplémentaires améliorent la fiabilité (voir Figure 6).

3. Test d'étanchéité et validation

3.1 Validation des composants

Les tests incluent :

Tests de cycle de température, de pulvérisation d'eau, d'immersion et de différence de pression.

Les composants en caoutchouc sont soumis à des tests de pulvérisation d'eau de 0,3 MPa pour garantir l'absence de fuite.

La résistance d'isolement des épissures en zone humide doit dépasser 100 MΩ après les tests d'immersion. (Voir les figures 7 et 8).

3.2 Validation au niveau du véhicule

Les essais de véhicules incluent :

Tests d'étanchéité à l'eau : simulez des scénarios du monde réel (par exemple, chambres de pulvérisation, lave-autos, lavage à haute pression). Les harnais en zone sèche sont inspectés après le test pour détecter tout dommage.

Tests de pataugeage : évaluez les performances à différentes profondeurs et vitesses d'eau.

Tests prédictifs : simulez des scénarios accidentels tels que des déversements dans les cabines et les coffres (voir les figures 9 et 10).

4. Conclusion

Cet article analyse l'impact de la sélection des composants et de la conception du routage sur les performances d'étanchéité des faisceaux de câbles. Il décrit des mesures pratiques et des tests de validation pour orienter les améliorations futures de la conception des faisceaux de câbles automobiles.