ハーネス試験テクノロジーの新機能

May 10, 2023

電気自動車のアプリケーションでは、これまで必要とされていたよりも高い試験電圧の必要性が高まっています。 イラスト提供：Huber+Suhner

このエントリーレベルのテスターは、小型ワイヤー ハーネスの基本的な導通測定を提供します。 写真提供：株式会社 CAMI Research

この内蔵型高電圧ケーブル テスターは、生産プロセス内に簡単に統合できるように設計されています。 写真提供：Cirris Inc.

新製品により、従来よりもワイヤーハーネスのテストが容易になりました。 写真提供：株式会社 CAMI Research

ベンチトップ テスト用に設計されたこのハンドヘルド ユニットは、128 個の導通ポイントを分析できます。 写真提供：DIT-MCO インターナショナル

この新製品では、環境試験条件の自動測定とレポート機能が提供されます。 イラスト提供：株式会社 CAMI Research

大型の自動車用電気ハーネスには、数百本のワイヤ、数十のコネクタ、リレーやダイオードなどのいくつかの電子部品が含まれる場合があります。 圧着力の監視、引っ張り力のテスト、その他のチェックにもかかわらず、すべての圧着接続がしっかりしていて、絶縁材が隅々まで損傷しておらず、すべてのワイヤが正しい目的地に挿入されているという保証はありません。

転がったり、浮いたり、飛行したりする車両で使用される場合でも、ケーブルとワイヤー ハーネスは、連続性、機能性、安全性に関する一連のテストに合格する必要があります。 テストでは、断続的な障害、接続ミス、配線ミス、断線、短絡などの異常が発生していないことを確認します。

オペレータは、プラグインボード、パネル、ラックマウント構成などのさまざまな方法を使用して、ケーブルやワイヤをテスターに​​接続できます。 標準的なテスターは、ポイント間の 1,000 の接続を 3 秒以内に同時にテストでき、すべての接続の測定データを提供します。

最近の高電圧とテスト速度の向上にもかかわらず、導通テストは依然として人気があります。 実際、基本的なプロセスは数十年にわたってほとんど変わっていません。

テスターは通常、治具、ハーネス ボード、テスト テーブル、または標準テーブルのいずれかに設置されます。 製造時にボード テスト ハーネスを使用するメーカー。 テスト テーブルには、嵌合固定具として機能する一連のコネクタ ブロックまたはタイルが備えられています。 単純なハーネスをテストする場合は、標準のテーブルとスタンドアロン テスターを使用すると経済的です。

オペレータは、テスターを指定された低電圧 (5 ～ 15 ボルトなど) および抵抗しきい値 (オーム単位) に設定し、それを嵌合固定具に接続し、すべてのハーネス コネクタを嵌合固定具に差し込みます。 テスターは継続的に動作します。

数分の一秒以内に電流を生成し、特定のシーケンスですべての配線テスト ポイントに適用します。 テスト結果が表示パネルに表示されます。 障害が検出されない場合は、トーン音とともに合格が表示されます。 故障が検出されるとテスターは停止します。 コネクタとピン番号が表示され、問題が短絡か断線かを示します。

短絡は、ワイヤに過大な電流が流れると発生します。 オープンは、高い抵抗により電流の流れが止まるときに発生します。

ディスプレイはオンのままになり、問題が解決されるまでそれ以上のテストができなくなります。 PC ベースのテスターは、この情報をコンピューターのモニターに表示し、多くの場合、影響を受ける接続の写真も表示します。

「高電圧」という用語は議論の余地があり、多くの場合、特定の用途に依存します。 たとえば、飛行機や鉄道車両で使用されるワイヤリング ハーネスは通常、より大規模で複雑なアセンブリを備えており、家庭用電化製品や医療機器にあるものよりも多くのテスト ポイントと高い電圧が必要です。

「航空宇宙用途は、500、1,000、1,500 ボルトの DC 範囲に分類される傾向があります」と、航空宇宙用の試験装置を専門とする DIT-MCO International の販売、マーケティングおよび顧客サービス担当ディレクター、ブレント ストリンガム氏は述べています。防衛および鉄道用途。 「これらの産業では、500 ボルト未満のものはすべて低電圧とみなされます。

「AC 1,500 ボルトまたは DC 2,000 ボルトを超えるものはすべて超高圧とみなされます」と Stringham 氏は指摘します。 「鉄道業界では、最大 5,000 ボルトまたは 6,000 ボルトの DC および AC を必要とするアプリケーションもあります。」

「低電圧試験と高電圧試験の最大の違いの 1 つは、安全要件に関係しています」と、建物を支援する導通設備を専門とする会社 Electric Continuity and Components (ECC) のゼネラルマネージャーである Ryan Balcom 氏は付け加えます。そしてワイヤーハーネスの検査。 また、ダッシュボード アセンブリ、前後パネル、シート アセンブリなどの自動車部品の機能テスト用の治具も製造しています。

「低電圧導通テストは通常​​、ハンドヘルド デバイスを使用するオペレータの目の前にあるワークステーションで行われます」と Balcom 氏は説明します。 「オペレーターは常にそこにいます。一方、高電圧テストは、多くの場合、人から離れた隔離された場所で実行する必要があります。」

一部の低電圧テスターは導通テストのみを実行します。 その他には、リレー、スイッチ、センサー、コンデンサ、抵抗、コネクタ、ダイオードなどのハーネス コンポーネントを検出して作動させる機能があります。

高電圧テスターは、ハイポット (高電位) および絶縁抵抗のテストによく使用されます。 耐衝撃試験では、すべての試験点に 1,000 ボルト以上 (直流) を加え、ある点から別の点に電流が流れるかどうかを確認します。 電流が流れない場合、テスト ポイントは適切に絶縁されています。 絶縁抵抗試験では、ワイヤの絶縁品質をチェックします。

CAMI Research Inc. の人気の HVX テスターなど、一部のベンチトップ製品は、低電圧と高電圧の両方の完全自動テストを実行できます。 これは、同社の CableEye ケーブルおよびハーネス テスト システムの 1 つです。 それぞれが合否チェック、診断ツール、自動ケーブル配線図生成、ケーブル設計、ログとレポート、ファイル管理、外部機器との統合を提供します。

「断線、短絡、誤配線、抵抗制限をチェックした後、HVX システムはケーブル内の各接続グループに 10 ボルトから最大 DC-AC 電圧までのユーザーが選択可能な電圧を適用します」とマーガレット ビショップ博士は述べています。 CAMI のテクニカル マーケティング マネージャー。 「ランプアップ、ランプダウン、ドウェルタイム（テスト時間）、トリップ電流、トリップ遅延（ソーク時間）は調整可能です。高電圧テスト段階で検出される漏れ電流は、絶縁品質の尺度を提供します。」

「HVX モデルまたは HVX-21 モデルでは、それぞれ 1 μA または 0.2 μA の電流感度で、最大 1 または 5 ギガオームの絶縁抵抗を記録できます」と Bishop 氏は説明します。 「ユーザーが事前に設定した制限を超える漏れ電流は、露出した接点に湿気、フラックス、またはその他の汚染が存在することを明らかにします。当社のシステムを使用すると、ユーザーは、テスト電圧、漏れ電流、絶縁などの各接続のテスト結果を表示、記録し、レポートを作成できます。抵抗。"

HVX には低電圧サブシステムと高電圧サブシステムの両方が含まれているため、絶縁抵抗、絶縁破壊、ツェナー ダイオード破壊電圧の拡張テストが可能です。 高度な測定オプションにより、2 線抵抗の分解能が向上し、コンデンサ、ワイヤペアの静電容量、ツイストペアのテスト、ケーブルの長さと切断までの長さの測定が可能になります。 4 線式ケルビン抵抗測定オプションにより、最小 1mΩ までの抵抗測定が可能です。

「当社のすべてのモデルと同様、事前実装および事前構成されたテスト インターフェイス ボードを使用すると、ソフトウェアはテスト対象の配線に加えて、コネクタのグラフィックを自動的に表示します」と Bishop 氏は述べています。 「テスターは、カスタムのボードやフィクスチャに対して同じことを行うように簡単にプログラムできます。

「当社のテスト システムは真に将来に対応しており、ハードウェアのアップグレードと、Web サイトからのダウンロードによる非常に簡単なソフトウェアのアップグレードの両方が可能です」と Bishop 氏は言います。 「10 年以上前に購入した CableEye システムは現在、当社の最新ソフトウェア リリースで動作しており、テスターを購入した時点では利用できなかった機能を使用しています。

「たとえば、古いシステムを使用しているユーザーは、ソフトウェアをアップグレードするだけで、ポップアップのオペレーター作業指示を生成できるようになります。これは、数年前には存在しなかった機能です」とビショップ氏は指摘します。 「これほど将来に対応できるのは、実際の PC ベースのシステムであることです。組み込みコンピュータを備えた他のシステムはこれほど柔軟性がなく、そのため技術の進歩に遅れをとっています。

「現在の技術ですでに何ができるかについての理解が不足しているため、一部の仕様では不必要に高い電圧が必要になる傾向があります」とビショップ氏は主張する。 「残念ながら、ハーネスメーカーは通常、サプライチェーンを通じて公布されるこれらの仕様を反対する立場にありません。

「漏れ電流感度が高いシステムを使用すれば、より低い電圧でもテストの目的を容易に達成できると判断した例をいくつか見てきました」とビショップ氏は述べています。

特に、さまざまな製品を組み立てる企業では、テストのプログラミングとセットアップのプロセスを合理化する必要が継続的にあります。 これらのプロセスを簡素化する方法とツールを提供することが、このニーズを満たす鍵となります。

「当社のテスターを他の機器と統合し、企業の情報システムとテストデータを共有することへの関心が高まっています」と、最近買収したワイヤーハーネス試験装置の大手サプライヤーである Cirris Inc. の製品マネージャー、Kevin Shelley 氏は述べています。シュロイニガーグループ。

「相互接続アセンブリはますます複雑になっており、その傾向に伴い、より複雑なアセンブリとコンポーネントをテストする必要があります」とシェリー氏は説明します。 「[さらに]、生産性向上へのプレッシャーにより、生産量が投資に見合った場合、企業はテストプロセスを自動化するよう促されています。

「テストの文書化と分析の両方において、テスト結果データに対する需要が増えていると感じています」とシェリー氏は指摘します。 「私たちは新しいソフトウェアとハ​​ードウェアの接続機能でこのニーズに応えました。

「自動車市場だけでなく、他の電気自動車、さらには機内や公共交通機関の用途においても、より高い電圧でのテストに対する需要が増加していると考えられます」とシェリー氏は言います。

電気システムは始動、駆動、充電、放電のさまざまな機能を担うため、電気自動車の需要の増加により、自動車業界では高電圧ケーブルやワイヤーハーネスをテストする必要性が高まっています。

ケーブルおよびワイヤー ハーネスは、充電ポートをバッテリーに接続したり、バッテリーをトラクション モーターやその他のドライブトレイン コンポーネントに接続したりするために使用されます。 正確で完全に機能するハーネスのみが車両に取り付けられていることを確認するには、ケーブルとワイヤーの導通、絶縁、電気強度をテストする必要があります。

「電気自動車のアプリケーションでは、これまで必要とされてきたよりも高いテスト電圧の必要性が高まっています」とシェリー氏は主張します。 「DC 2,000 ボルトまたは AC 1,000 ボルトを超える電圧でテストする機能を必要とする市場セグメントが常にありましたが、EV [トレンド] によりこのニーズが大幅に増加しました。これらのアプリケーションでは、テスト用に独自の大量のアダプターが必要です」物理的特性と電気的特性の両方。

「Komax ファミリー企業の一員として、Cirris は姉妹会社の経験と能力を活用して、より高い電圧要件を満たし、EV テスト アダプタのニーズを満たす機器を製造およびサポートすることができました。」と Shelley 氏は述べています。 「自動車産業の大量生産をサポートするために、当社のテスト能力とチームメンバーのワイヤ処理および統合能力を組み合わせることができました。」

シェリー氏や他の業界専門家によると、急速に進化するEV市場により、ワイヤ試験システムのサプライヤーに新たな需要が生じているという。

「最大 20,000 ボルトまでのテストの要求がありました」と ECC の Balcom 氏は言います。 「仕様を作成しているエンジニアは、準拠すべき適切な基準を持っていません。そのため、彼らは現在、私たちが過去に見たものよりもはるかに高い電圧を指定しています。

「しかし、こうした要望は自動車業界だけではありません」とバルコム氏は説明する。 「太陽光発電関連の用途など、代替エネルギー分野からも関心が寄せられています。

「EVに関しては、最大6,000ボルトのケーブルとワイヤーハーネスをテストしている顧客もいるが、彼らはもっと高い定格を望んでいる」とバルコム氏は指摘する。 「標準が欠如しているため、多くのエンジニアは、将来に向けて広い余裕を提供し、さらなる柔軟性を構築するために、はるかに高い目標を目指す必要があります。」

ISO 6722-1 などの規格では、車両ケーブルが認証のために合格する必要がある幅広いテストが定義されています。

「一般的なケーブル/ハーネスのテスト アプリケーションに関して、お客様が IPC/WHMA-A-620 標準を参照しているのをよく見かけます」と Shelley 氏は言います。 「軍事用の MIL-STD-202 規格と宇宙用の MIL-HDBK-83575 規格も、より一般的に参照されています。これら 3 つの規格はすべて、時折修正されていますが、しばらく前から存在しています。

「EV の高電圧試験規格は急速に進化しています」とシェリー氏は主張します。 「ドイツの自動車メーカーは、独自の LV 123 規格をテストの基礎として結集しました。EV ケーブルのテストに関連して、IEC 62893 および EN50620 規格もあります。」

現在開発中の新しい EV 規格も、エンジニアが追加のテスト課題に対処するのに役立つ可能性があります。 IPC-7971 は、高電圧コンポーネントを組み立てるためのプロセス要件をすべてカバーします。 特に、何が「許容可能」であり、何が「不良」または「欠陥」とみなされているのかについて説明します。

目標は、高電圧ワイヤハーネスとケーブルの標準を作成し、e-モビリティの現場の信頼性と製造の信頼性を向上させることです。 各セクションでは、組み立てやテスト、材料コンポーネントや機器の要件などの問題に対処します。 IPC-7971 は、自動車に加えて、バス、オートバイ、トラクター、トラック、その他の種類の電気自動車も対象としています。

エンジニアは、ケーブルやワイヤー ハーネスのテストをこれまで以上に簡単にするさまざまな革新的な製品を選択できるようになりました。 たとえば、CAMI は最近、Dracal PTH200 センサーを組み込んだ環境センサー オプションをリリースしました。

「医療および防衛アプリケーションにとって特に興味深いこのオプションは、テスト対象のケーブル、ハーネス、またはバックプレーンの電気機能データとともに、環境テスト条件 (温度、相対湿度、圧力) の自動測定とレポートを提供します」と Bishop 氏は述べています。 「このオプションにより、特に環境チャンバーでのテストを含むテストと報告の手順が簡素化されます。」

「事前実装および事前設定されたボードが使用される場合、ソフトウェアはテスト対象の配線に加えて、コネクタのグラフィックを自動的に表示します」と Bishop 氏は説明します。 「テスターはカスタム ボードやフィクスチャに対しても同じことを行うように簡単にプログラムできます。」

ミルウォーキーで開催された2022年電線処理技術エキスポで、CAMIはM2Z低電圧テストシステムを発表しました。 エントリーレベルのテスターは、オープン、ショート、誤配線のチェックに加えて、断続的な故障やダイオードの向きもチェックします。 制御モジュールには 128 個のテスト ポイントがあり、プローブ付きのプローブ ソケットが含まれています。

「M2Z には、テスターの管理、トラブルシューティング、合否テスト、およびプロトタイピングからバッチ テストまで、あらゆる製品の量と組み合わせのテストを可能にする、包括的な自動化対応ソフトウェアが付属しています」と Bishop 氏は主張します。 「ケーブルや接続内の少量の抵抗がケーブルが接続されている機器の機能に影響を与えない、デジタル信号やその他の電子信号を伝送するケーブルに適しています。」

DIT-MCO International は最近、製品開発、ベンチトップ テスト、フィールド サポート アプリケーション向けに設計された頑丈なハンドヘルド ユニット HT-128 を発売しました。 このデバイスは 128 のテスト ポイントと通信し、リモート分析を提供できます。

「これにより、エンドユーザーは、プラグをショートさせたり、長いループバック アダプタ ケーブルを使用したりすることなく、設置されたケーブルをテストできるようになります」と Stringham 氏は言います。 「HT-128 は、ハーネス内の各ワイヤの導通と抵抗の診断を実行します。断線、短絡、ワイヤの交差、または高抵抗などの障害が数秒以内にユーザーに報告されます。

「このシステムを使用すると、単一の集中テスターと複数のリターン アダプター ケーブルに依存するのではなく、個々のテスターを各ワイヤー ハーネス分岐コネクタに接続できます」と Stringham 氏は説明します。 「この分散型アプローチにより、ワイヤレスで相互にリンクする小型のバッテリー駆動テスターを使用して、必要なワイヤー ハーネス テスト カバレッジを達成することができます。」

DIT-MCO は今年後半に、モジュール式ユニットに低電圧と高電圧の両方の機能を組み込んだ次世代テスターを発表する予定です。 同社は、人工知能を使用してワイヤーハーネスのトラブルシューティングを改善する新製品にも取り組んでいます。 同社は、特許出願中のこの装置を2024年までに発表したいと考えている。