EPB連接線束斷裂問題

電子駐車製動器破損問題分析及對策 (環保局) 連接線束
我. 破損原因
‌材料和結構設計不足‌‌
線材粒度太小或外護套體積率太高, 導致抗彎曲疲勞性能不足‌‌.
線束芯數太少, 且長期受壓容易產生破損風險‌.
‌安裝地點及環境影響‌
EPB線束大多安裝在車輛底盤的懸架區域, 容易受到外部影響, 振動或彎曲應力‌‌.
長期暴露在高溫、潮濕的環境下可能會加速線束的老化, 導致絕緣層變脆或金屬線腐蝕斷裂‌.
‌機械疲勞和使用損失‌‌
反复彎曲, 車輛行駛過程中的拉伸等動作可能會導致線束內的電線疲勞斷裂‌.
線束接頭鬆動或固定不當, 加劇局部應力集中‌‌.

電動駐車製動器 (環保局) 線束

EPB 未發布:
EPB 參與後不得釋放, 導致車輛保持靜止.
故障指示燈 (軍用級):
儀表板上的警告燈可能表明 EPB 系統出現問題.
服務信息:
汽車顯示屏可能會顯示與 EPB 系統故障或需要維修相關的消息.
線束鬆動或損壞:
檢查線束是否有損壞跡象, 像磨損一樣, 斷線, 或腐蝕.
連接鬆動:
檢查線束連接是否鬆動, 尤其是在連接器處.
故障排除和修復:
視覺檢查:
仔細檢查 EPB 模塊上的線束, 包括連接器和電線.
連續性測試:
使用萬用表測試線束中電線的連續性. 如果電路斷路, 萬用表將顯示高電阻或 “OL” (超出限制) 閱讀, 根據先進汽車配件.
連接器更換:
如果連接器損壞或腐蝕, 考慮更換新的, 根據國家公路交通安全管理局 (.政府).
更換線束:
如果線束嚴重損壞, 可能需要更換整個線束.
專業協助:
如果您不確定診斷或修理安全帶, 最好諮詢合格的機械師.

電動駐車製動器 (環保局) & 自動保持功能不起作用 & EPB 自動保持駐車製動燈閃爍

ii. 解決方案
‌優化線束結構和材料‌
增大銅導體晶粒尺寸, 增加核心數量, 並降低保護套的體積率，增強抗彎曲能力‌‌. 採用多層屏蔽結構或柔性護套材料，減少外部應力對電線的直接影響.
‌更換或修理損壞的線束 ‌檢查線束的斷點, 修理或更換損壞的部件, 並確保連接器穩定，無接觸不良現象. ‌‌專業檢測及系統復位‌‌使用診斷儀讀取EPB系統故障碼, 確認與線束相關的故障並執行軟件重置. ‌ 如果中斷導致信號傳輸中斷, 系統參數需要通過ECU重新標定. ‌
iii. 預防措施 定期檢查維護 重點檢查底盤線束的固定狀態和外觀完整性，避免因鬆動或摩擦而造成損壞. ‌ 優化設計和安裝流程 ‌ 在車輛設計階段, 合理規劃線束方向, 避開高頻振動區域, 並採用抗彎冗餘設計. ‌‌避免過度彎曲和外力衝擊‌‌減少日常使用中急轉彎、顛簸路面時線束承受的機械負荷，延長使用壽命‌‌

如果問題無法通過常規手段解決, 建議聯繫專業維修機構進行系統檢查和維修，避免自行操作造成安全隱患.

針對汽車EPB線束在實車模擬彎曲試驗中斷裂問題. 在本文中, 線束工程師全面分析線材斷裂的相關因素, 並結合實驗分析方法對汽車EPB線束導線抗彎曲疲勞斷裂的可靠性進行分析評價. 提出了幾種解決方案並研究了其實施效果. 結果表明，優化銅導體晶粒尺寸和線材結構更為實用, 增加芯線數量, 並減少電線外護套的體積比例. 可有效降低汽車EPB線束斷線概率.

0 前言
隨著汽車工業的快速發展, 汽車安全是汽車設計製造的首要指標. 利用現代技術和先進手段, 進一步提高安全性的各種可能的方式和解決方案可以使汽車作為一種交通工具更加安全. 作為製動系統, PEB系統是主要的安全系統，也是衡量汽車安全標準的重要因素. EPB電子停車系統在汽車上的廣泛應用對於提高汽車的安全性和乘坐舒適性具有重要作用. EPB 線束是系統的組成部分, 其可靠性直接影響到整個汽車EPB系統的可靠性. 本文主要研究汽車EPB線束抗彎曲和斷裂的可靠性.
作為汽車線束的一部分, 汽車EPB線束集成了EPB線和ABS線，安裝在車身底盤懸架區域. 該部件同時受到車身外部的衝擊和腐蝕, 以及來自縱向擺臂的大量機械運動. 所以, PEB對線束的抗彎曲性能提出了很高的要求. 當汽車因路況不平坦行駛時, 車身底盤懸架系統中縱向擺臂的擺動拉動EPB線束進行連續高頻彎曲, 導致該部分的電線彎曲和斷裂. 這種故障模式是本文的重點.
數字 1, 汽車EPB線束工作環境及EPB系統結構
汽車電子駐車製動系統 (電子駐車製動器) 系統是電子停車系統的簡稱. 它取代了傳統的槓桿式手剎，但更安全，不會因駕駛員的力量而改變制動效果. 將傳統的槓桿式手剎變成觸手可及的按鈕. 是一種通過電子控制實現駐車製動的技術.
該系統包括 EPB 按鈕開關, 電子控制單元ECU, 汽車EPB線束和ABS線束, ABS速度傳感器, 制動電機, 減速齒輪機構及製動鉗等部件. ABS車速傳感器將汽車行駛過程中檢測到的車速信號轉換成電信號, 並通過EPB線束將電信號傳輸至ECU. 然後ECU發出指令控制制動鉗對車輪進行製動. EPB線束起著傳輸電信號的橋樑作用.

2 EPB鋼絲彎曲斷裂現象及相關因素
2.1 斷線現象
EPB線束通過線束橡膠護套固定在車身底盤支撐臂和縱向擺臂上, 塑料扣, 支架及其他零件. 當汽車行駛時, 由於路面不平，車輪上下顛簸, 使底盤上的縱向擺臂繞車身支撐樑的固定點作類似鐘擺的往復運動.
EPB線束彎曲測試模擬線束在真實車輛環境中的運動, -30°C至常溫範圍內以2.5Hz的頻率彎曲和擺動. 測試要求線束在規定的使用壽命內進行多次彎曲，確保線束外觀不損壞、信號不中斷. 彎曲測試發現線束斷裂位置靠近運動段固定點.

數字 2, 線束斷裂和橫截面視圖
試驗時導體斷裂位置和截面照片顯示，芯線斷裂面既有扁平截面，也有類似於子彈的圓形截面。. 表明銅導體在受到外力作用時同時受到剪切力和拉力.
2.2 導體受力分析
當車輛行駛時, EPB線束由車身底盤縱向擺臂牽引形成高頻對稱彎曲, 造成局部彎曲, 電線變形和損壞. 局部循環塑性變形的積累是金屬疲勞損傷的根本原因. 其彎曲形式及受力分析如下.
數字 3 線束彎曲原理及受力圖
電弧外側區域銅絲嚴重拉伸變形, 圓弧內部形成相互擠壓變形.
① 軸向拉力F1: 車輛顛簸導致縱向擺臂上下擺動, 線束被向某個方向拉動並彎曲. 在此過程中形成角度∠a, 牽引力F產生∠a方向的軸向拉力F1; F1=F*Cos a, 角度a的減小會導致軸向拉力F1增大.
② 徑向剪切力F2: 線束按一定方向拉動並彎曲, 形成角 ∠a. 牽引力F產生∠a方向的分力, 這是剪切力 F2; F2=F*sin a, a角度的增大會導致剪切力F2增大. 反復交變的拉力和剪切力導致芯線輕微變形. 數十萬個微小變形的疊加最終導致疲勞斷裂的失效模式.

2.3 EPB線束導體材料
2.3.1 EPB線束是一種汽車線束, 其線材為多芯銅線. 芯線中銅材料的物理性能決定了EPB線束導體的基本機械性能. 銅是一種金屬晶體. 晶粒尺寸與金屬強度的關係表明，晶粒越小, 金屬的機械性能（例如強度）越好, 韌性, 和可塑性. 晶粒細化是提高金屬力學性能的重要手段之一. 從霍爾-佩奇關係:

σy表示材料的屈服極限;
σ0表示移動單個位錯時產生的晶格摩擦阻力;
Ky是與材料的類型和性質以及晶粒尺寸有關的常數;
d 平均粒徑.
晶粒細化對金屬強度的影響由H-P關係描述. 金相組織測試表明，斷銅絲金相組織中晶粒尺寸較大, 平均晶粒尺寸, 晶粒的均勻性影響銅芯線的韌性和強度. 見圖 4.

數字 4 斷絲導體芯線金相分析圖

2.3.2 EPB線束芯線中銅材質的比例影響芯線斷裂伸長率. 本例中的導體使用鍍錫芯線, 減少了芯線中銅的比例.
數字 5 表明鍍錫銅芯線的斷裂伸長率小於裸銅芯線的斷裂伸長率. 斷裂伸長率降低的鍍鋅銅芯線降低了EPB線束的抗彎曲能力，增加了斷裂風險.

數字 5 不同塗層線材的斷裂伸長率

2.3.3 線材結構影響線材的韌性, 從而影響EPB線束的抗彎曲能力. 芯線根數越多, 線材的整體韌性越高, 更有利於EPB線束抵抗彎曲引起的疲勞斷裂. 本例中EPB線束的電線包括 2 2.5mm2 銅線和 2 0.5mm2 銅線.
他們之中, 0.5mm2線芯直徑為0.15mm, 數字是 28. 芯線根數太少，直徑太大, 它影響導體的整體機械性能.

2.4 EPB線束外保護層分析
斷裂的 EPB 線束的集成電纜包含四根導線和 PVC 材料的外保護層. 其保護層與四根導線緊密貼合, 幾乎就像一個剛體. 分析表明，外保護層內部的四根導線在彎曲過程中缺乏緩衝空間，難以膨脹或收縮, 造成嚴重的應力集中和斷裂.

2.5 EPB線束安裝點分析
EPB線束通過機械過盈配合固定在車身底盤上. 安裝點由聚氨酯彈性體 PUR 製成, 材料硬度95A. 缺乏圓角邊緣, 受力時缺乏彈性和緩衝作用是導致EPB線束斷裂的另一個因素. 在這種情況下, 缺乏彈性緩衝以及彎曲應力的能量吸收作用，導致線束固定點剪應力集中而導致疲勞斷裂.

2.6 EPB線束長度分析
測試後分析, EPB 線束的長度在動態區域的尺寸餘量有限. 兩個固定點之間的安全帶有明顯的拉力. 彎曲過程中, 當線束的移動區域受到拉力時, 彎曲角度的增加加劇了剪應力的集中, 導致線束斷裂.

3 優化方案及實驗
汽車線束電線的設計和選用需要重點關注線束的功能和環境. EPB線束安裝在車身底盤動態彎曲區域，停車系統決定了EPB線束是專用汽車線束，是安全部件. 下面的建議:
3.1 根據抗彎曲要求定義線材類型, 並選用高晶粒裸銅和芯線數量較多的超柔導線，滿足彎曲壽命要求. 為了保證線材的強度, 汽車電線最小截面積不應小於0.5mm2. 符合德國標準LV112-1, 選擇超柔裸銅線:

3.2 根據受力要求定義導線的外保護層和截面結構，有效傳遞和通道彎曲應力. 選擇電線加套管的結構, 並定義材料的耐磨等級和溫度等級. 合理設置殼體內導體的體積比，使導體在小範圍內伸縮，減少應力集中.
3.3 根據力的要求確定線長度和公差. 一般來說, 汽車線束各部分的長度是根據電器在車身上的實際放置位置來確定的. 實際公差應考慮線束裝配要求及其動態和靜態條件下的干涉問題. 由於彎曲運動時剪切力的影響, 長度要根據線的實際長度稍微多一些. 一般來說, 冗餘度介於 3% 和 5%.
3.4 根據應力要求定義安裝點材料. 將EPB線束固定點材料PUR的硬度降低至75A, 消除固定點的直角邊, 增加圓角, 減少應力集中, 並提高抗彎壽命.
3.5 按上述優化 EPB 線束後執行彎曲測試. 工作台上線束彎曲角度減小, 應力集中顯著降低. 整條線束彎曲測試達到後 1 萬次, 電線外觀完美無缺, 沒有發生破損, 電信號傳輸正常.
數字 6 優化截面和優化彎曲試驗

4 結論
①根據汽車EPB線束斷裂位置，深入分析EPB線束斷裂的潛在原因, 斷面, 線材材質, 以及安裝方法.
②採用實驗方法對EPB線束斷裂受力進行深入分析，確認EPB線束斷裂原因.
③制定汽車EPB線束多芯銅導體選材方案, 並定義了導體外保護層的原則, 運動區域內線束的長度, 以及安裝點的材料硬度. 通過改進方案實施前後的對比分析, 驗證了優化方案的準確性，為類似問題的分析和解決提供參考.