汽車線束

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汽車線束關于導線的選擇方法

時間:2019-06-25 08:13:24來源:未知瀏覽次數:

  汽車線束是汽車電氣系統的重要組成部分,在汽車線束電路的設計過程中,需要同步考慮導線的選取。作者根據多年工作經驗,將導線從類型、零件要求特性、線號、線色、線徑、輕量化、與熔斷絲的匹配7個方面進行闡述。

  1導線類型

  導線類型又稱為導線線種。在線束布置設計過程中,工程師會根據作用不同選擇不同的導線類型。由于汽車選取12V蓄電池進行供電,汽車電線也稱為低壓電線。

  1)按標準分類 汽車線束根據導線標準分為國標、日標、德標、美標等。德標是德國工業標準的簡稱,主要包括: DIN72550、 DIN72551、 DIN76772。德標導線絕緣皮薄,柔韌性好。由于我國汽車行業的特殊性,我國各汽車公司主要參考的還是德標。

  2)按用途分類從用途上分,汽車導線可分為普通導線、雙絞線和屏蔽線,如圖1所示。

  圖 1 汽車導線

  普通導線應用最廣泛,不再贅述。雙絞線原理是:若外界電磁信號在2條導線上產生的干擾大小相等且相位相反,這個干擾信號就會相互抵消。雙絞是消除干擾最簡單的一種方式,在一些要求不是很嚴格的情況下可以使用雙絞線, 但在重要的地方,比如安全氣囊傳感器回路等需要用到屏蔽線。屏蔽是避免電磁干擾的最有效措施, 因為外界的干擾電磁波在傳播過程中, 若遇到金屬材料不會穿過, 而是被迫改變方向沿著金屬行進。若將金屬材料包覆在所要屏蔽的設備或導線外邊進行屏蔽, 并通過接地線與大地連接, 干擾電磁波會通過接地線流向大地, 被屏蔽導線中的信號就能被正常傳輸。屏蔽線一般要求屏蔽層一端搭鐵一端懸空。屏蔽線分為鋁箔屏蔽線和編織網屏蔽線, 鋁箔屏蔽線中的黑色電線是搭鐵線, 編織網屏蔽線中的編織網是搭鐵線, 現在一般用的都是鋁箔屏蔽線, 因為其線束加工過程操作相對簡單。

  雙絞線和屏蔽線從定義、 成本、 加工、 功能和運用5個方面的異同。

 

  2特性

  1)耐熱性根據線束導線的工作環境溫度, 選用不同耐溫等級的電線。乘客艙的電線可選用耐溫等級為90℃的導線; 發動機艙線束可選擇耐溫等級為180℃的導線; 橫穿上述2個區域的導線應選用耐溫等級同時滿足2個區域溫度要求的導線, 可以通過溫度場獲得該區域的耐溫要求, 再從各導線耐溫等級確定選用的導線類型。線束導線工作溫度分布見圖2。

  圖 2 線束導線工作溫度分布

  2)耐磨性 導線本身就應該具備防止配線部位由于磨損而引起的絕緣體損壞、 漏電。 在設計時,導線應盡量避免與容易發生震動的零件接觸,以防止線束發生磨損、 斷裂。如不可避免,可采用包裹膠帶或者外加波紋管。

  3)阻燃性 阻燃性是指零件在著火后將燃燒時間 (速度)、 范圍控制在一定范圍內的規定。

  4)彎折性規定設計中要求具有彎曲性的零件的反復彎曲性。 零件的彎曲程度、 允許彎曲次數、 環境溫度要根據使用情況來設定。 如車門用的膠套要求達到180°/10萬次/-30~80℃。

  3線號

  線號即導線在線束圖紙中的編號, 它是線束圖紙中導線之間互相區分的一個名字特性。線束圖紙中導線的編號一般與整車線路電氣原理圖中的電氣回路編號相對應, 目前對于線束中導線編號還沒有統一的標準, 以某車廠線束舉例, 其線束導線代號為31, YS,0.35, 600, ETC。31是該導線的代號;

  YS代表導線的顏色為黃灰色, 主色為黃色, 灰色為輔色;0.35表示導線的線徑為0.35 mm2;600表示該導線長度為600 mm;ETC則表示該導線連接的是自動空調。

  圖3 插接件端面示意圖

  圖3為插接件端面的正視圖, 數字1、 2表示的是插接件孔位號, BLACK表示該插接件顏色為黑色。插接件中導線的具體信息見表2。CoyID表示的是插接件中的孔位號,Wire ID為導線在線束圖所有導線中的代號, Color為導線的顏色, Size為尺寸,Option為導線實現導通的功能, Terminal為插接件端導線所用的端子型號, Seal為導線所用的密封堵, 一字線表示該處不用密封。

 

  4線色

  隨著汽車用電設備的增加, 線束中的導線數量也越來越多, 為了便于識別和檢測汽車電器設備, 通常將電線束中的低壓線采用不同的線色。目前在選擇配線時一般采用兩種方式:單色線和雙色線。

  1)單色線 以單色線為基礎選用時,可參考表3的單色線線色。 各用電系統的電源線為單色。

 

  2)雙色線 由于整車回路越來越多,目前線束中大部分導線采用的是雙色線,既將上述單色組合得到雙色線。對于雙色線是有要求的,以上文中的導線為例, YS代表該導線的主色為黃色,占據導線的絕大部分面積,輔色為灰色,只占據導線的一小部分面積。

  線色是線束中導線的最直觀要素之一,導線顏色選取得當,對于工程師后期處理線束問題起到很好的作用。同一根線束設計中,不能出現相同的線色, 且在選用顏色時, 也盡量選擇具有明顯對比度、 肉眼容易分辨的顏色組合。

  5線徑

  線徑是指導線的標稱截面。 德標中導線線徑主要有0.35、 0.5、 0.75、 1.0、 2.0等。 導線的線徑在線束圖紙中都有明確的定義,線束圖紙標明線徑有兩種方式:通過列表注明和在插接件的視圖孔位中注明,如上文所述。導線線徑選取是否合理,不但關系到線束的安全,還能有效降低成本。導線的截面積是根據用電設備的工作電流來選擇的。根據電器件功率的大小,計算流通導線的電流, 長時間工作的電器設備可選擇實際載流量60%的導線, 短時間工作的用電設備可選用實際載流量60%~100%之間的導線。由于導線的允許載流量隨著溫度的升高而下降, 故要根據不同的工作環境和溫度大小以及導線的走向、 插接件的數量 (電壓降的大小) 適當改變導線的截面積。

  6導線的輕量化選取

  1)導線截面積選擇時考慮輕量化線束導線的外層絕緣皮也在不斷進行革新, 以使導線在質量減輕的同時性能也得以提高。 在眾多的標準中, 德標 (FLRY) 導線的絕緣皮更薄些,柔韌性好, 同樣線徑的導線質量也是最輕的。 這也是眾多汽車廠商選用德標導線的原因之一。

  2)線束布置時考慮輕量化 整車線束布置基本可分為整體式、 功能分段式、 區域分段式這3種。從布置輕量化的角度來講, 整體式的線束設計比較有優勢。 但是隨著汽車的尺寸增加, 整體式布置給裝配和維修帶來不便, 為此就需要考慮其它2種布置方式。 比如日系車在區域分段布置上就做得比較成熟, 車身的設計趨于模塊化, 線束的固定、 連接等也都采用了輕量化的設計思路。

  線束的布置在形狀上還可分為H型布置、 h型布置和E型布置等。每種布置對線束的輕量化也有一定的影響, 其中H型布置是較好的一種布置方式, 因為H型的線束能最大范圍照顧到整車的用電器。

  線束輕量化的發展趨勢為廣泛采用CAN總線, 簡化線束接線使其更緊湊, 在減輕質量的同時也降低了成本。

  7導線與熔斷絲的匹配

  熔斷絲是一個熱能響應元件, 是為了保護線束而有意設計和制造成線路中最弱的一部分。當選定電路的熔斷絲元件后, 應確認與熔斷絲相連電路的導線規格, 選用原則為導線的電流-時間特性必須高于串接在其內的熔斷絲電流-時間特性曲線。熔斷絲在通過過載電流熔斷后, 外形要保持完好, 能正常從固定座上取下。熔斷絲按可承受電流分類可分為mini、 midi、 Jcase、 mega等, 熔斷絲的每一個電流值都對應一定范圍的電阻, 并由此定義其過載的特性。熔斷絲的時間-電流特性曲線如圖4所示。

  建議持續工作負載為熔斷絲額定電流的75%, 實際熔斷絲額定值的選用可參考公式

 

  圖 4 熔斷絲時間-電流特性曲線

  式中:If—— 理想的熔斷絲額定值;In—— 額定工作電流;RR—— 環境溫度修正系數。

  在導線線路設計過程中, 第一選擇是不共用熔斷絲。但是隨著汽車線路增加的同時, 留給線束的空間越來越小, 不共用熔斷絲需要付出成本和空間的代價。綜合各種因素考慮, 在電路設計中整合熔斷絲是一個不錯的選擇。現簡單介紹一些熔斷絲的整合原則。

  1)安全件最好使用獨立熔斷絲。安全件既包含國標定義的, 還有各主機廠自行定義的, 如位置燈、 示寬燈、 近光燈等。 需要為這樣的零件單獨配置熔斷絲。

  2)安全件、非安全件不可共用熔斷絲。這是為了防止因非安全件回路短路導致熔斷絲熔斷,造成安全件不可工作的不良后果。

  3)功率不大的非安全件可以共用熔斷絲。 這在設計中非常常見,例如將2個遠光燈共用一個熔斷絲等。

  4)不同時工作的負載可以共用熔斷絲。車輛上有些設備不會同時工作, 這時共用熔斷絲可以提高熔斷絲的利用率。

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