Quoi de neuf avec la technologie de test de harnais

May 10, 2023

Les applications de véhicules électriques entraînent le besoin de tensions de test plus élevées que celles qui étaient historiquement requises. Illustration avec l'aimable autorisation de Huber+Suhner

Ce testeur d'entrée de gamme fournit une mesure de continuité de base dans les petits faisceaux de câbles. Photo courtoisie CAMI Recherche Inc.

Ce testeur de câble haute tension autonome est conçu pour une intégration facile dans les processus de production. Photo courtoisie Cirris Inc.

De nouveaux produits permettent désormais de tester les faisceaux de câbles plus facilement que par le passé. Photo courtoisie CAMI Recherche Inc.

Cette unité portative conçue pour les tests sur banc peut analyser 128 points de continuité. Photo courtoisie DIT-MCO International

La mesure et le rapport automatiques des conditions de test environnementales sont fournis par ce nouveau produit. Illustration reproduite avec l'aimable autorisation de CAMI Research Inc.

Un gros faisceau électrique automobile peut contenir des centaines de fils, des dizaines de connecteurs et plusieurs composants électroniques, tels que des relais et des diodes. Malgré la surveillance de la force de sertissage, les tests de force de traction et d'autres vérifications, il n'y a aucune garantie que chaque connexion sertie sera serrée, que chaque pouce d'isolation ne sera pas endommagé et que chaque fil sera inséré dans sa destination correcte.

Qu'ils soient utilisés dans un véhicule qui roule, flotte ou vole, les faisceaux de câbles et de fils doivent passer une batterie de tests de continuité, de fonctionnalité et de sécurité. Les tests garantissent que les choses ne tournent pas mal, telles que les défauts intermittents, les erreurs de connexion, les erreurs de câblage, les ouvertures et les courts-circuits.

Les opérateurs peuvent connecter des câbles et des fils aux testeurs à l'aide de diverses méthodes, notamment des cartes enfichables, des panneaux et des configurations montées en rack. Un testeur standard peut tester simultanément 1 000 connexions entre des points en 3 secondes, fournissant des données de mesure pour chaque connexion.

Malgré les récentes augmentations des hautes tensions et des vitesses de test, les tests de continuité restent populaires. En fait, le processus de base est resté relativement inchangé pendant des décennies.

Le testeur est généralement situé sur un appareil, un panneau de faisceau, une table de test ou une table standard. Les fabricants qui utilisent une planche testent les faisceaux au fur et à mesure de leur construction. Une table de test comporte une série de blocs de connecteurs ou de tuiles qui servent de dispositif d'accouplement. Lors du test de faisceaux simples, il est économique d'utiliser une table standard et un testeur autonome.

L'opérateur règle le testeur sur une basse tension spécifiée, telle que 5 à 15 volts, et un seuil de résistance (en ohms), le connecte à un appareil d'accouplement et branche tous les connecteurs de faisceau dans l'appareil d'accouplement. Le testeur fonctionne en continu.

En quelques fractions de seconde, il génère et applique du courant à tous les points de test de fil dans une séquence spécifique. Les résultats des tests apparaissent sur le panneau d'affichage. Si aucun défaut n'est détecté, un bon est affiché, accompagné d'une tonalité. Lorsqu'un défaut est détecté, le testeur s'arrête. Il affiche les numéros de connecteur et de broche et indique si le problème est un court-circuit ou un circuit ouvert.

Un court-circuit se produit lorsque trop de courant circule dans le fil. Une ouverture se produit lorsque le flux de courant s'arrête en raison d'une résistance élevée.

L'écran reste allumé et empêche d'autres tests jusqu'à ce que le problème soit résolu. Les testeurs basés sur PC affichent ces informations sur un écran d'ordinateur, souvent avec des images des connexions affectées.

Le terme "haute tension" est sujet à débat et dépend souvent d'une application particulière. Par exemple, les faisceaux de câbles utilisés dans les avions ou les wagons ont généralement des assemblages plus grands et plus complexes qui nécessitent plus de points de test et des tensions plus élevées que ce que l'on trouve dans les appareils électroménagers ou les dispositifs médicaux.

"Les applications aérospatiales ont tendance à être classées dans la gamme 500, 1 000 et 1 500 volts CC", explique Brent Stringham, directeur des ventes, du marketing et du service client chez DIT-MCO International, une société spécialisée dans les équipements de test pour l'aérospatiale, applications défense et ferroviaire. "Dans ces industries, tout ce qui est en dessous de 500 volts est considéré comme une basse tension.

"Tout ce qui dépasse 1 500 volts AC ou 2 000 volts DC est considéré comme une très haute tension", souligne Stringham. "Dans l'industrie ferroviaire, nous voyons même certaines applications qui nécessitent jusqu'à 5 000 ou 6 000 volts CC et CA."

"L'une des plus grandes différences entre les tests basse tension et haute tension concerne les exigences de sécurité", ajoute Ryan Balcom, directeur général d'Electric Continuity and Components (ECC), une société spécialisée dans les dispositifs de continuité pour aider à la construction. et test des faisceaux de câbles. Il fabrique également des montages pour les tests fonctionnels des composants automobiles tels que les ensembles de tableau de bord, les carénages avant et arrière et les ensembles de siège.

"Les tests de continuité basse tension sont généralement effectués sur un poste de travail devant un opérateur avec des appareils portables", explique Balcom. "L'opérateur est là tout le temps. Les tests haute tension, en revanche, doivent souvent être effectués isolément, loin des personnes."

Certains testeurs basse tension n'effectuent que des tests de continuité. D'autres ont la capacité de détecter et d'actionner des composants de harnais, notamment des relais, des commutateurs, des capteurs, des condensateurs, des résistances, des connecteurs et des diodes.

Les testeurs haute tension sont souvent utilisés pour les tests de hipot (potentiel élevé) et de résistance d'isolement. Dans un test hipot, 1 000 volts ou plus (courant continu) sont appliqués à tous les points de test pour voir si le courant circule ou non d'un point à un autre. Si aucun courant ne circule, les points de test sont correctement isolés. Les tests de résistance d'isolement vérifient la qualité de l'isolation des fils.

Certains produits de paillasse, tels que le populaire testeur HVX de CAMI Research Inc., peuvent effectuer des tests entièrement automatisés à la fois basse tension et haute tension. Il s'agit de l'un des systèmes de test de câbles et faisceaux CableEye de la société. Chacun fournit des vérifications réussite-échec, des outils de diagnostic, la génération automatique de schémas de câblage de câbles, la conception de câbles, des journaux et des rapports, la gestion de fichiers et l'intégration avec des équipements externes.

"Après avoir vérifié les ouvertures, les courts-circuits, les erreurs de câblage et les limites de résistance, le système HVX applique une tension sélectionnable par l'utilisateur à chaque groupe de connexion dans le câble, de 10 volts à la tension CC-CA maximale", déclare Margaret Bishop, Ph.D., responsable marketing technique chez CAMI. "L'accélération, la décélération, le temps de maintien (temps de test), le courant de déclenchement et le délai de déclenchement (temps de stabilisation) sont réglables. Le courant de fuite détecté pendant la phase de test haute tension fournit une mesure de la qualité de l'isolation.

"Une résistance d'isolement jusqu'à 1 ou 5 gigaohms peut être enregistrée, avec une sensibilité de courant de 1 µA ou 0,2 µA pour les modèles HVX ou HVX-21 respectivement", explique Bishop. "Tout courant de fuite dépassant une limite prédéfinie par l'utilisateur révèle la présence d'humidité, de flux ou d'une autre contamination sur les contacts exposés. Avec nos systèmes, les utilisateurs peuvent visualiser, enregistrer et créer des rapports de résultats de test pour chaque connexion, y compris la tension de test, le courant de fuite et l'isolation résistance."

Contenant à la fois des sous-systèmes basse tension et haute tension, le HVX permet des tests étendus pour la résistance d'isolement, le claquage diélectrique et la tension de claquage de la diode Zener. Une option de mesure avancée offre une résolution de résistance à deux fils accrue et permet la mesure des condensateurs, de la capacité des paires de fils, des tests de paires torsadées et de la longueur et de la longueur de câble à rompre. Une option de mesure de résistance Kelvin à quatre fils permet de mesurer la résistance jusqu'à 1 mΩ.

"Comme avec tous nos modèles, lorsque des cartes d'interface de test préremplies et préconfigurées sont utilisées, le logiciel affiche automatiquement un graphique des connecteurs, en plus du câblage testé", note Bishop. "Le testeur peut être facilement programmé pour faire de même pour les cartes et les luminaires personnalisés.

"Nos systèmes de test sont vraiment prêts pour l'avenir, permettant à la fois des mises à niveau matérielles et des mises à niveau logicielles très simples par téléchargement à partir de notre site Web", déclare Bishop. "Les systèmes CableEye achetés il y a plus de 10 ans fonctionnent désormais avec notre version logicielle la plus récente et utilisent des fonctionnalités non disponibles lors de l'acquisition des testeurs.

"Par exemple, en mettant simplement à jour son logiciel, un utilisateur disposant d'un système plus ancien pourra désormais générer des instructions de travail contextuelles pour l'opérateur, une fonctionnalité qui n'existait pas il y a quelques années", souligne Bishop. "Ce degré de préparation pour l'avenir vient du fait qu'il s'agit d'un véritable système basé sur PC. D'autres systèmes avec un ordinateur intégré ne sont pas aussi flexibles et sont donc à la traîne par rapport aux progrès technologiques.

"Il y a une tendance pour certaines spécifications à exiger des tensions inutilement élevées, en raison d'un manque de compréhension de ce qui est déjà capable avec la technologie actuelle", affirme Bishop. "Malheureusement, le fabricant de harnais n'est généralement pas en mesure de repousser ces spécifications, qui se propagent par conséquent dans la chaîne d'approvisionnement.

"Nous avons vu plusieurs cas où nous avons déterminé que les objectifs de test pouvaient être facilement atteints à des tensions plus basses en utilisant des systèmes avec une plus grande sensibilité au courant de fuite", note Bishop.

Il existe un besoin continu de rationaliser la programmation des tests et le processus de configuration, en particulier dans les entreprises qui assemblent une grande variété de produits. Fournir des méthodes et des outils pour simplifier ces processus est essentiel pour répondre à ce besoin.

"Nous constatons un intérêt accru pour l'intégration de nos testeurs avec d'autres équipements et pour le partage des données de test avec les systèmes d'information de l'entreprise", déclare Kevin Shelley, chef de produit chez Cirris Inc., un fournisseur leader d'équipements de test de faisceaux de câbles récemment acquis par le Groupe Schleuniger.

"Les assemblages d'interconnexion deviennent de plus en plus complexes, et avec cette tendance, il est nécessaire de tester des assemblages et des composants plus complexes", explique Shelley. "[De plus], la pression pour une meilleure productivité pousse les entreprises à automatiser les processus de test lorsque les quantités de production justifient l'investissement.

"Nous constatons une demande accrue de données sur les résultats des tests, à la fois pour documenter les tests et pour l'analyse", souligne Shelley. "Nous avons répondu à ce besoin avec de nouvelles fonctionnalités de connectivité logicielle et matérielle.

"Nous constatons également une demande accrue de tests à des tensions plus élevées, non seulement sur le marché automobile, mais pour d'autres véhicules électriques, ainsi que pour les applications en vol et de transport en commun", déclare Shelley.

La demande croissante de véhicules électriques entraîne la nécessité de tester les faisceaux de câbles et de câbles haute tension dans l'industrie automobile, car les systèmes électriques sont responsables d'une variété de fonctions de démarrage, de conduite, de charge et de décharge.

Les faisceaux de câbles et de fils sont utilisés pour connecter les ports de charge aux batteries et pour connecter les batteries aux moteurs de traction et autres composants de la transmission. Pour s'assurer que seuls des faisceaux précis et entièrement fonctionnels sont installés dans les véhicules, les câbles et les fils doivent être testés pour la continuité, l'isolation et la résistance électrique.

"Les applications de véhicules électriques poussent au besoin de tensions de test plus élevées que celles qui étaient historiquement requises", déclare Shelley. "Il y a toujours eu un segment du marché qui a besoin de la capacité de tester à des tensions supérieures à 2 000 volts DC ou 1 000 volts AC, mais la [tendance] EV a considérablement augmenté ce besoin. Ces applications nécessitent des adaptateurs uniques à volume élevé pour les tests. à la fois des caractéristiques physiques et électriques.

"En tant que membre de la famille d'entreprises Komax, Cirris a pu tirer parti de l'expérience et des capacités de nos sociétés sœurs pour produire et prendre en charge des équipements qui répondent aux exigences de tension plus élevées et répondent au besoin d'adaptateurs de test EV", déclare Shelley. "Pour prendre en charge les volumes de production élevés de l'industrie automobile, nous avons également été en mesure de combiner nos capacités de test avec les capacités de traitement et d'intégration des câbles des membres de notre équipe."

Selon Shelley et d'autres experts de l'industrie, l'évolution rapide du marché des véhicules électriques impose une nouvelle demande aux fournisseurs de systèmes de test de câbles.

"Nous avons reçu des demandes pour tester jusqu'à 20 000 volts", explique Balcom d'ECC. "Les ingénieurs qui rédigent des spécifications n'ont pas un bon ensemble de normes à respecter. Ainsi, ils spécifient maintenant des tensions beaucoup plus élevées que ce que nous avons vu dans le passé.

"Cependant, ces demandes ne concernent pas uniquement l'industrie automobile", explique Balcom. "Nous constatons également l'intérêt du secteur des énergies alternatives, telles que les applications liées à l'énergie solaire.

"Pour les véhicules électriques, certains clients testent des câbles et des faisceaux de câbles jusqu'à 6 000 volts, mais ils veulent qu'ils soient bien plus élevés", souligne Balcom. "L'absence de normes a obligé de nombreux ingénieurs à viser beaucoup plus haut pour offrir une large marge de manœuvre et intégrer une flexibilité supplémentaire pour l'avenir."

Des normes telles que la norme ISO 6722-1 définissent une large gamme de tests que les câbles de véhicules doivent réussir pour la certification.

"Nous voyons le plus souvent nos clients faire référence à la norme IPC/WHMA-A-620 pour les applications générales de test de câbles/faisceaux", déclare Shelley. "La norme militaire MIL-STD-202 et la norme spatiale MIL-HDBK-83575 sont également plus couramment référencées. Ces trois normes existent depuis un certain temps, bien qu'il y ait eu des modifications de temps à autre.

"Les normes de test haute tension des véhicules électriques évoluent rapidement", affirme Shelley. "Les constructeurs automobiles allemands ont fusionné sur une norme propriétaire LV 123 comme base pour leurs tests. En ce qui concerne les tests de câbles EV, [il y a aussi] les normes IEC 62893 et ​​EN50620."

Une nouvelle norme EV en cours de développement pourrait également aider les ingénieurs à relever des défis de test supplémentaires. IPC-7971 couvrira toutes les exigences de processus pour l'assemblage de composants haute tension. Entre autres choses, il expliquera ce qui est « acceptable » et ce qui est considéré comme « mauvais » ou « défectueux ».

L'objectif est de créer une norme de câblage et de câblage haute tension pour améliorer la fiabilité sur le terrain de la mobilité électrique et la fiabilité de la fabrication. Chaque section abordera des questions telles que l'assemblage et les tests, ainsi que les composants matériels et les exigences en matière d'équipement. En plus des voitures, l'IPC-7971 couvrira les bus, les motos, les tracteurs, les camions et d'autres types de véhicules électriques.

Les ingénieurs peuvent choisir une variété de produits innovants qui facilitent plus que jamais le test des faisceaux de câbles et de fils. Par exemple, CAMI a récemment lancé une option de capteur environnemental incorporant le capteur Dracal PTH200.

"Particulièrement intéressante pour les applications médicales et de défense, cette option fournit une mesure et un rapport automatiques des conditions de test environnementales (température, humidité relative et pression) ainsi que des données de fonction électrique pour le câble, le faisceau ou le fond de panier testé", déclare Bishop. "Cette option simplifie les procédures de test et de rapport, notamment en ce qui concerne les tests avec des chambres environnementales."

"Lorsque des cartes pré-remplies et préconfigurées sont utilisées, le logiciel affiche automatiquement un graphique des connecteurs, en plus du câblage testé", explique Bishop. "Le testeur peut être facilement programmé pour faire de même pour les cartes et les luminaires personnalisés."

Lors du salon Electrical Wire Processing Technology Expo 2022 à Milwaukee, CAMI a dévoilé le système de test basse tension M2Z. En plus de vérifier les ouvertures, les courts-circuits et les erreurs de câblage, le testeur d'entrée de gamme vérifie les défauts intermittents et l'orientation des diodes. Le module de contrôle dispose de 128 points de test et comprend une prise de sonde avec sonde.

"Le M2Z est livré avec un logiciel complet et prêt pour l'automatisation qui permet la gestion des testeurs, le dépannage, les tests de réussite et d'échec et les tests de tout volume et mélange de produits, du prototypage aux tests par lots", déclare Bishop. "Il convient aux câbles transportant des signaux numériques ou toute signalisation électronique où de petites quantités de résistance dans le câble ou les connexions n'affecteront pas la fonction de l'équipement auquel les câbles sont connectés."

DIT-MCO International a récemment lancé le HT-128, une unité portative robuste conçue pour le développement de produits, les tests sur banc et les applications d'assistance sur le terrain. L'appareil peut communiquer avec 128 points de test et fournir une analyse à distance.

"Il permet aux utilisateurs finaux de tester les câbles installés sans court-circuiter les fiches ou les longs câbles adaptateurs de bouclage", explique Stringham. "Le HT-128 effectue des diagnostics de continuité et de résistance pour chaque fil d'un faisceau. Des défauts tels que des ouvertures, des courts-circuits, des fils croisés ou une résistance élevée sont signalés à l'utilisateur en quelques secondes.

"Le système vous permet de connecter des testeurs individuels à chaque connecteur de dérivation de faisceau de câbles plutôt que de vous fier à un seul testeur centralisé et à plusieurs câbles adaptateurs de retour", explique Stringham. "Cette approche distribuée vous permet d'utiliser de petits testeurs fonctionnant sur batterie qui se connectent sans fil pour obtenir la couverture de test de faisceau de câbles souhaitée."

Plus tard cette année, DIT-MCO prévoit de dévoiler un testeur de nouvelle génération qui intègre à la fois une capacité basse et haute tension dans une unité modulaire. La société travaille également sur un nouveau produit qui utilise l'intelligence artificielle pour améliorer le dépannage des faisceaux de câbles. Il espère dévoiler l'appareil en instance de brevet d'ici 2024.