Problém přerušení kabelového svazku EPB

Analýza a protiopatření problému poškození elektronické parkovací brzdy (EPB) spojovací postroj
I. Příčiny zlomení
Nedostatečný materiál a konstrukční řešení
Materiál drátu má příliš malou velikost zrna nebo má vnější ochranný plášť příliš vysokou objemovou rychlost, což má za následek nedostatečnou odolnost proti únavě v ohybu‌.
Počet jader kabelového svazku je příliš malý, a dlouhodobý stres je náchylný způsobit riziko zlomení‌.
‌Místo instalace a vliv na životní prostředí‌
Popruh EPB je většinou instalován v oblasti zavěšení podvozku vozidla, která je citlivá na vnější vlivy, namáhání vibracemi nebo ohybem.
Dlouhodobé vystavení vysokým teplotám a vlhkému prostředí může urychlit stárnutí postroje, způsobí zkřehnutí izolační vrstvy nebo korozi a zlomení kovového drátu.
‌Mechanická únava a ztráta používání‌
Opakované ohýbání, natahování a jiné činnosti během jízdy vozidla mohou způsobit únavu a prasknutí drátu uvnitř postroje‌.
Konektor kabelového svazku je uvolněný nebo nesprávně upevněný, zhoršující místní koncentraci stresu.

Elektrická parkovací brzda (EPB) kabelový svazek

EPB se neuvolňuje:
EPB se nemusí po zapojení uvolnit, způsobí, že vozidlo zůstane stát.
Kontrolka poruchy (MIL):
Výstražná kontrolka na palubní desce může signalizovat problém se systémem EPB.
Servisní zprávy:
Na displeji vozu se mohou zobrazovat zprávy související se selháním systému EPB nebo vyžadujícím servis.
Uvolněný nebo poškozený postroj:
Zkontrolujte kabelový svazek, zda nejeví známky poškození, jako třepení, přerušené dráty, nebo korozi.
Uvolněná připojení:
Zkontrolujte, zda nejsou uvolněné spoje ve svazku, hlavně u konektorů.
Odstraňování problémů a opravy:
Vizuální kontrola:
Pečlivě zkontrolujte kabelový svazek podél modulu EPB, včetně konektorů a vodičů.
Test kontinuity:
Pomocí multimetru otestujte kontinuitu vodičů ve svazku. Pokud dojde k přerušení obvodu, multimetr bude vykazovat vysoký odpor nebo an “OL” (mimo limity) čtení, podle Advance Auto Parts.
Výměna konektoru:
Pokud je konektor poškozený nebo zkorodovaný, zvažte jeho výměnu za nový, podle Národního úřadu pro bezpečnost silničního provozu (.vlád).
Výměna postroje:
Pokud je postroj značně poškozen, může být nutná výměna celého postroje.
Odborná pomoc:
Pokud si nejste jisti diagnostikou nebo opravou postroje, nejlepší je poradit se s kvalifikovaným mechanikem.

Elektrická parkovací brzda (EPB) & Auto Hold nefunguje & EPB Auto Hold Blikající světlo parkovací brzdy

II. Řešení
Optimalizujte strukturu a materiál postroje
Zvětšete velikost zrna měděného vodiče, zvýšit počet jader, a snížit objemovou rychlost ochranného pláště, aby se zlepšila schopnost proti ohýbání‌. Použijte vícevrstvou stínící konstrukci nebo pružný materiál pláště, abyste snížili přímý vliv vnějšího napětí na drát.
‌ Vyměňte nebo opravte zlomené kabelové svazky ‌ Zkontrolujte bod zlomu kabelového svazku, opravit nebo vyměnit poškozený díl, a ujistěte se, že je konektor stabilní a nemá špatný kontakt. ‌ ‌Profesionální detekce a reset systému ‌ Použijte diagnostický přístroj ke čtení chybového kódu systému EPB, potvrďte chybu související s kabelovým svazkem a proveďte reset softwaru. Pokud přerušení způsobí přerušení přenosu signálu, parametry systému je třeba překalibrovat prostřednictvím ECU. ‌
Iii. Preventivní opatření ‌Pravidelná kontrola a údržba ‌ Zaměřte se na kontrolu stavu upevnění a celistvosti vzhledu kabelového svazku podvozku, aby nedošlo k poškození způsobenému uvolněním nebo třením. ‌ Optimalizujte proces návrhu a instalace ‌ Ve fázi návrhu vozidla, rozumně naplánujte směr postroje, vyhněte se vysokofrekvenčním vibracím, a přijmout redundantní design proti ohybu. ‌ ‌Vyhněte se nadměrnému ohýbání a nárazům vnější síly ‌ Snižte mechanické zatížení postroje během ostrých zatáček a hrbolatých silnic při každodenním používání, abyste prodloužili životnost ‌

Pokud problém nelze vyřešit konvenčními prostředky, doporučuje se kontaktovat odbornou organizaci údržby za účelem systematické kontroly a opravy, aby se předešlo bezpečnostním rizikům způsobeným vlastní obsluhou.

Zaměření na problém lomu automobilového EPB kabelového svazku v simulovaném ohybovém testu skutečného vozidla. V tomto článku, inženýři kabelových svazků komplexně analyzují faktory související s prasknutím vodiče, a kombinovat metody experimentální analýzy k analýze a hodnocení spolehlivosti drátů pro automobilový svazek EPB proti únavovému lomu v ohybu. Je navrženo několik řešení a studovány jejich implementační efekty. Výsledky ukazují, že je praktičtější optimalizovat zrnitost měděného vodiče a strukturu drátu, zvýšit počet žilových drátů, a snížit objemový poměr vnějšího ochranného pláště drátu. Může účinně snížit pravděpodobnost přerušení vodiče kabelového svazku automobilového EPB.

0 Předmluva
S rychlým rozvojem automobilového průmyslu, bezpečnost automobilů je prvním ukazatelem designu a výroby automobilů. S využitím moderních technologií a vyspělých prostředků, různé možné způsoby a řešení pro další zlepšení bezpečnosti mohou učinit automobily jako dopravní prostředek bezpečnější. Jako brzdový systém, systém PEB je hlavním bezpečnostním systémem a důležitým faktorem při měření bezpečnostních standardů automobilů. Rozsáhlá aplikace elektronických parkovacích systémů EPB v automobilech hraje důležitou roli při zlepšování bezpečnosti a jízdního komfortu automobilů. Kabelový svazek EPB je nedílnou součástí systému, a jeho spolehlivost přímo ovlivňuje spolehlivost celého automobilového systému EPB. Tento článek studuje především spolehlivost automobilových kabelových svazků EPB proti ohybu a lomu.
Jako součást automobilového kabelového svazku, automobilový kabelový svazek EPB integruje dráty EPB a ABS dráty a je instalován v oblasti zavěšení podvozku karoserie. Tato část je vystavena nárazům a korozi z vnější strany karoserie vozu, stejně jako velké množství mechanického pohybu od podélného kyvného ramene. Proto, PEB klade vysoké požadavky na odolnost kabelového svazku v ohybu. Když auto jede kvůli nerovnému stavu vozovky, výkyv podélného kyvného ramene v systému odpružení podvozku karoserie stahuje kabelový svazek EPB do kontinuálního vysokofrekvenčního ohýbání, způsobí, že se dráty v této části ohýbají a lámou. Tento režim selhání je předmětem tohoto článku.
Postava 1, pracovní prostředí kabelového svazku EPB pro automobilový průmysl a struktura systému EPB
Automobilový EPB (Elektrická parkovací brzda) systém je zkratka pro elektronický parkovací systém. Nahrazuje tradiční pákovou ruční brzdu, ale je bezpečnější a nemění brzdný účinek vlivem síly řidiče. Proměňte tradiční pákovou ruční brzdu na tlačítko na dosah ruky. Jedná se o technologii, která realizuje parkovací brzdu elektronickým ovládáním.
Systém obsahuje tlačítkový spínač EPB, elektronická řídicí jednotka ECU, automobilový kabelový svazek EPB a kabelový svazek ABS, Snímač rychlosti ABS, brzdový motor, redukční převodový mechanismus a brzdový třmen a další komponenty. Snímač rychlosti ABS převádí signál rychlosti vozidla detekovaný během jízdy vozu na elektrický signál, a přenáší elektrický signál do ECU přes kabelový svazek EPB. ECU poté vydá pokyny k ovládání brzdových třmenů pro brzdění kol. Kabelový svazek EPB plní roli můstku pro přenos elektrických signálů.

2 Jevy ohýbání a lomu drátu EPB a související faktory
2.1 Fenomén přerušení drátu
Kabelový svazek EPB je připevněn k nosnému ramenu a podélnému kyvnému ramenu podvozku nástavby pomocí pryžových plášťů kabelového svazku, plastové přezky, držáky a další díly. Když auto jede, kola narážejí nahoru a dolů kvůli nerovnému povrchu vozovky, což způsobuje, že podélné kyvné rameno na podvozku provádí vratný pohyb podobný kyvadlu kolem pevného bodu nosníku nástavby.
EPB test ohybu kabelového svazku simuluje pohyb kabelového svazku v reálném prostředí vozidla, ohýbání a kývání při frekvenci 2,5Hz v rozsahu od -30°C do normální teploty. Test vyžaduje, aby byl kabelový svazek během požadované životnosti několikrát ohnut, aby nedošlo k poškození vzhledu kabelového svazku a nedošlo k přerušení signálu. Zkouška ohybem zjistila, že poloha přetržení kabelového svazku byla blízko pevného bodu pohyblivé části.

Postava 2, Přerušení kabelového svazku a pohled na průřez
Fotografie místa lomu a průřezu vodiče během testu ukazují, že povrch lomu jádrového drátu má plochý i zaoblený průřez podobný jako u střely. Ukazuje, že měděný vodič je vystaven jak smykové síle, tak tahové síle, když je vystaven vnějším silám.
2.2 Silová analýza vodiče
Když vozidlo jede, kabelový svazek EPB je tažen podélným kyvným ramenem podvozku nástavby a vytváří vysokofrekvenční symetrické ohyby, způsobující lokální ohyb, deformace a poškození vodičů. Hromadění lokální cyklické plastické deformace je základní příčinou únavového poškození kovu. Jeho tvar ohybu a analýza napětí jsou následující.
Postava 3 Princip ohýbání kabelového svazku a silový diagram
Měděné dráty jsou silně nataženy a deformovány ve vnější oblasti oblouku, a ve vnitřní oblasti oblouku se vytvoří vzájemná deformace vytlačováním.
① Axiální tažná síla F1: Nárazy vozidla způsobují, že se podélné kyvné rameno kývá nahoru a dolů, a kabelový svazek je tažen v určitém směru a ohýbán. Během tohoto procesu se vytvoří úhel ∠a, a tažná síla F generuje axiální tažnou sílu F1 ve směru ∠a; F1=F*Cos a, a zmenšení úhlu a způsobí zvýšení axiální tažné síly Fl.
② Radiální smyková síla F2: Kabelový svazek je tažen v určitém směru a ohýbán, svírá úhel ∠a. Tažná síla F vytváří složkovou sílu ve směru ∠a, což je smyková síla F2; F2=F*sin a, a zvětšení úhlu a způsobí zvýšení smykové síly F2. Opakované střídavé tahové a smykové síly způsobují mírnou deformaci jádrového drátu. Superpozice stovek tisíc drobných deformací vede v konečném důsledku k porušení únavového lomu.

2.3 Materiál vodiče EPB kabelového svazku
2.3.1 Kabelový svazek EPB je automobilový kabelový svazek, a jeho dráty jsou vyrobeny z vícežilových měděných drátů. Fyzikální vlastnosti měděného materiálu v jádrovém drátu určují základní mechanické vlastnosti vodiče EPB svazku vodičů. Měď je kovový krystal. Vztah mezi velikostí zrn a pevností kovu ukazuje, že čím menší jsou zrna, tím lepší jsou mechanické vlastnosti kovu, jako je pevnost, houževnatost, a plasticity. Zušlechťování zrn je jedním z důležitých prostředků ke zlepšení mechanických vlastností kovů. Ze vztahu Hall-Petch:

σy představuje mez kluzu materiálu;
σ0 představuje odpor mřížkového tření vytvářený při pohybu jedné dislokace;
Ky je konstanta související s typem a povahou materiálu a velikostí zrna;
d střední průměr zrna.
Vliv zjemnění zrna na pevnost kovu je popsán vztahem H-P. Zkouška metalografické struktury ukazuje, že velikost krystalového zrna v metalografické struktuře přerušeného měděného drátu je poměrně velká, průměrná velikost zrna, a stejnoměrnost zrn ovlivňuje houževnatost a pevnost drátu s měděným jádrem. Viz obrázek 4.

Postava 4 Schéma metalografické analýzy přerušeného vodiče jádra

2.3.2 Poměr měděného materiálu v jádrovém drátu EPB kabelového svazku ovlivňuje prodloužení při přetržení jádrového drátu. Vodiče v tomto případě používají pocínované jádrové dráty, což snižuje podíl mědi v jádrových drátech.
Postava 5 ukazuje, že prodloužení při přetržení pocínovaného drátu s měděným jádrem je menší než u drátu s holým měděným jádrem. Pozinkovaný měděný jádrový drát se sníženým prodloužením při přetržení snižuje ohybový odpor kabelového svazku EPB a zvyšuje riziko přetržení.

Postava 5 Tažnost při přetržení drátů s různými povlaky

2.3.3 Struktura drátu ovlivňuje houževnatost drátu, čímž se ovlivní odolnost kabelového svazku EPB v ohybu. Čím větší je počet žilových vodičů, tím vyšší je celková houževnatost drátu, což je příznivější pro odolnost kabelového svazku EPB proti únavovému lomu způsobenému ohybem. Vodiče kabelového svazku EPB v tomto případě zahrnují 2 2.5mm2 měděné dráty a 2 0.5mm2 měděné dráty.
Mezi nimi, průměr jádra drátu 0,5 mm2 je 0,15 mm, a číslo je 28. Počet žilových drátů je příliš malý a průměr je příliš velký, který ovlivňuje celkové mechanické vlastnosti vodiče.

2.4 Analýza vnější ochranné vrstvy EPB svazku vodičů
Integrovaný kabel přerušeného svazku EPB obsahoval čtyři vodiče a vnější ochrannou vrstvu z PVC materiálu. Jeho ochranná vrstva je těsně připojena ke čtyřem vodičům, skoro jako tuhé tělo. Analýza ukazuje, že čtyři dráty uvnitř vnější ochranné vrstvy postrádají vyrovnávací prostor během procesu ohýbání a obtížně se roztahují nebo smršťují, způsobuje silnou koncentraci stresu a zlomení.

2.5 Analýza bodu instalace kabelového svazku EPB
Kabelový svazek EPB je připevněn k podvozku karoserie pomocí mechanického upevnění. Upevňovací body jsou vyrobeny z polyuretanového elastomeru PUR, s tvrdostí materiálu 95A. Absence zaoblených hran, nedostatek pružnosti a tlumící účinek při vystavení síle je dalším faktorem, který způsobuje prasknutí kabelového svazku EPB. V tomto případě, nedostatek elastického tlumení a účinek absorpce energie na ohybové napětí vedou k únavovému lomu v důsledku koncentrace smykového napětí v pevném bodě kabelového svazku.

2.6 Analýza délky postroje EPB
Po testovací analýze, délka kabelových svazků EPB má omezenou velikostní rezervu v dynamické oblasti. Mezi dvěma pevnými body je zřejmé napětí v postroji. Během procesu ohýbání, zatímco pohyblivá oblast kabelového svazku je vystavena tahu, zvětšení úhlu ohybu zesiluje koncentraci smykového napětí, způsobí přetržení kabelového svazku.

3 Plán optimalizace a experiment
Návrh a výběr vodičů automobilového kabelového svazku se musí zaměřit na funkci a prostředí kabelového svazku. Kabelový svazek EPB je instalován v oblasti dynamického ohybu podvozku nástavby a parkovací systém určí, že kabelový svazek EPB je speciální kabelový svazek automobilu a je bezpečnostní součástí. návrhy níže:
3.1 Definujte typ drátu na základě požadavků na odolnost v ohybu, a vyberte si holou měď s vysokou zrnitostí a ultraflexibilní dráty s velkým počtem žilových drátů pro splnění požadavků na životnost v ohybu. Aby byla zajištěna pevnost drátu, minimální plocha průřezu automobilového drátu by neměla být menší než 0,5 mm2. Podle německé normy LV112-1, zvolte ultraflexibilní holý měděný drát:

3.2 Definujte vnější ochrannou vrstvu a strukturu průřezu drátu na základě požadavků na napětí, aby se účinně přenášelo a kanálovalo ohybové napětí. Vyberte si strukturu drátu a pouzdra, a definovat stupeň odolnosti proti opotřebení a teplotní stupeň materiálu. Rozumně nastavit objemový poměr vodičů v plášti tak, aby se vodiče mohly roztahovat a smršťovat v malém rozsahu a snižovat koncentraci napětí.
3.3 Určete délku čáry a toleranci na základě požadavků na sílu. Obecně řečeno, délka každé části kabelového svazku automobilu je určena na základě skutečného umístění elektrických spotřebičů na karoserii. Skutečná tolerance by měla brát v úvahu požadavky na montáž kabelového svazku a jejich problémy s rušením v dynamických a statických podmínkách. Vlivem smykové síly při ohybovém pohybu, délka by měla být mírně extra podle skutečné délky vlasce. Obecně řečeno, redundance je mezi 3% a 5%.
3.4 Definujte materiály montážních bodů na základě požadavků na napětí. Snižte tvrdost materiálu kabelového svazku EPB s pevným bodem PUR na 75A, odstranit pravoúhlé okraje pevného bodu, zvětšit zaoblení rohů, snížit koncentraci stresu, a zlepšit životnost v ohybu.
3.5 Po optimalizaci svazku EPB, jak je uvedeno výše, proveďte zkoušku ohybem. Snížil se úhel ohybu kabelového svazku na lavici, a koncentrace stresu byla výrazně snížena. Po celé zkoušce ohybu kabelového svazku dosaženo 1 milionkrát, vzhled drátu byl bezchybný, nedošlo k žádnému rozbití, a přenos elektrického signálu byl normální.
Postava 6 Optimalizovaný průřez a optimalizovaný test ohybu

4 Závěr
① Potenciální příčiny zlomení kabelového svazku EPB jsou hloubkově analyzovány na základě místa, kde se kabelový svazek EPB automobilu zlomí, zlomený průřez, materiál drátu, a způsob instalace.
② Experimentální metoda byla použita k provedení hloubkové analýzy napětí na přetržení kabelového svazku EPB a potvrzení příčiny přetržení kabelového svazku EPB.
③ Vytvořte plán výběru materiálu pro vícežilové měděné vodiče automobilového kabelového svazku EPB, a definovat zásady pro vnější ochrannou vrstvu vodičů, délka kabelového svazku v oblasti pohybu, a tvrdost materiálu místa instalace. Prostřednictvím srovnávací analýzy před a po implementaci plánu zlepšení, správnost optimalizačního plánu byla ověřena a poskytnuta jako reference pro analýzu a řešení podobných problémů.