汽車電線束導線的選擇

蔣廷云

（河南天海電器有限公司線束研發(fā)中心，河南 鶴壁 458030）

在汽車電線束整車電路設計過程中，同步需要考慮導線的設計。根據多年從事電線束設計的工作經驗，我認為，對于導線的選擇應分別從以下6個方面來考慮。

1 導線類型的選用

1.1 雙絞線與屏蔽線

根據電路中與線束相連的元件的需求，確定導線的類型。對于一般的電源信號和比較強的、不易受干擾的信號，選用普通導線就能滿足信號品質的要求；對某些弱信號電路和易受干擾的信號電路，應選用雙絞線或屏蔽線。弱信號的電路一般指爆震傳感器、曲軸傳感器、掛檔位置傳感器、選檔位置傳感器和離合控制器位置傳感器等；易受干擾的信號電路一般指安全氣囊電路、ABS電路、CD機上的揚聲器和CAN線等。

雙絞線和屏蔽線從定義、成本、加工、功能和運用5個方面來考慮，其異同點如表1所示。

一般車上的CAN線，弱信號的線都會用到雙絞線。而對于不同的信號，我們對雙絞線的絞距數量有著不同的要求，如曲軸位置信號和爆震信號電路的雙絞線，1 m之內必須有33個以上的絞距。雙絞線絞距的定義如圖1所示。

對于屏蔽線而言，一般要求屏蔽層一端搭鐵，一端懸空。在使用時應注意，車身搭鐵本來就是不干凈的搭鐵，如果將屏蔽線的搭鐵接在車身，會降低甚至破壞屏蔽的效果，應將搭鐵接在控制單元的參考搭鐵上，或者直接用雙絞線。

表1 雙絞線與屏蔽線的比較

屏蔽線又分為鋁箔屏蔽線和編織網屏蔽線，結構如圖2所示。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；鋁箔屏蔽線在線束加工過程中比編織網屏蔽線操作簡單，但是鋁箔屏蔽線的價格比編織網屏蔽線的價格稍高?？紤]到線束加工過程中的方便性，現在一般不再使用編織網屏蔽線。

1.2 線種的選擇

根據汽車產品應滿足目標市場的標準要求選擇合適的線種，目前主要線種有德標、日標、美標和國標。由于日標電線用的比較廣泛，下面主要介紹一下日標線的結構。

1）日標汽車用薄壁絕緣低壓電線的種類及其代號如表2所示。

表2 日標汽車用薄壁絕緣電線種類及其代號

其中，1型薄壁絕緣電線的結構如表3所示；2型薄壁絕緣電線的結構如表4所示；3型薄壁絕緣電線的結構如表5所示。

2）日標汽車用耐熱薄壁絕緣低壓電線的種類及其代號如表6所示。

3）日標汽車用耐熱薄壁絕緣低壓電線的結構如表7所示。

表3 1型薄壁絕緣電線結構

注意：當目標市場禁止使用PVC材料時，導線的絕緣層材料應選用XLPE。如沒有相關要求，線束產品中仍可以使用絕緣層材料為PVC的導線。

表4 2型薄壁絕緣電線結構

表5 3型薄壁絕緣電線結構

表6 日標汽車用耐熱薄壁絕緣低壓電線的種類及其代號

表7 日標汽車用耐熱薄壁絕緣低壓電線的結構

2 導線耐溫等級的選擇

根據電線束導線的工作環(huán)境溫度，選用不同耐溫等級的電線，參照表2和表6中各種電線的耐溫等級進行選擇。如日本標準導線中的AVSS電線工作溫度80℃，AEX電線工作溫度120℃。乘員艙的電線選用耐溫等級為80℃的導線就能滿足要求；發(fā)動機艙線束選擇耐溫等級為120℃的導線就能滿足要求；橫穿上述兩個區(qū)域的導線應選用耐溫等級同時滿足兩個區(qū)域的溫度要求的導線；經過排氣管等熱源附近的導線應選用耐溫更高的導線，可以通過溫度場獲得該區(qū)域的耐溫要求，再從各類型導線耐溫等級確定選用的導線類型。例如，長城CH041（騰翼C30）車型發(fā)動機線束上的助力轉向分支距離排氣管只有40～50 mm的距離，排氣管的溫度一般有800℃左右，雖然排氣管上有隔熱罩，但是發(fā)動機長時間工作，隔熱罩外的溫度也有150℃左右，所以該助力轉向選用耐溫等級非常高的德標線種FLR6Y，德標線種FLR6Y耐溫等級為-65～+210℃。

3 導線截面積的確定

在確定導線截面積時，要考慮電壓降和導線的發(fā)熱。

1）用電設備的電流強度為

式中：P——負載功率；UN——額定電壓。

2）導線截面積計算公式為

式中：A——導線截面積，mm2；I——電流，A；ρ——銅導線電阻率， 一般取值0.018 5 Ω·mm2／m；L——導線長度，m；UVL——導線允許的電壓降，V。

3）為避免導線過度發(fā)熱，應該檢查電流密度，其公式為S=I／A。

各種電路允許的電壓降UVL及導線的電流密度如表8、表9所示。

表8 各種電路允許的電壓降UVL（額定電壓12V）

表9 電線的電流密度 （額定電壓12V）

當然，還可以通過導線額定電流經驗直接選擇導線的截面積。

汽車上各種電氣設備所用的連接導線，可根據用電設備的負載電流大小適當選擇導線的截面積。其原則一般為：長時間工作的電氣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的60%～100%之間的導線。同時，還應考慮電路中的電壓降和導體發(fā)熱等情況，以免影響用電設備的電氣性能和超過導線的允許溫度。為保證一定的機械強度，一般低壓導線截面積不小于0.5mm2。銅芯導線標稱截面積的允許載流量如表10所示。

例如，一汽森雅車型的蓄電池線采用日標柔軟、耐磨的EB導線，導線規(guī)格為15mm2。從蓄電池到起動機的導線規(guī)格是這樣考慮的：由于起動機的額定功率P=1.1 kW，起動機在正常溫度起動的電流約為100 A，但是起動機在-40℃時起動非常困難，這時的起動電流大約為350 A，起動機到蓄電池的距離大約為1 m，從表8我們知道，導線允許的電壓降為0.5V， 根據公式A=IρL／UVL=350A×0.0185Ω·mm2／m×1m／0.5V=12.95 mm2。 因為日標的EB導線有9、 10、15、20、30、40 mm2等規(guī)格，根據就高不就低原則，所以我們選15mm2。

表10 銅芯導線標稱截面積的允許載流量

4 導線和熔斷絲的匹配

當選定電路的熔斷絲元件后，應確認與熔斷絲元件相連電路的導線規(guī)格，選用的原則是導線的電流-時間特性曲線必須高于串接在其內的熔斷絲電流-時間特性曲線。

5 導線顏色的選用

隨著汽車用電設備的增加，安裝在汽車上的導線數量也越來越多，為了便于識別和檢修汽車電器設備，通常將電線束中的低壓線采用不同的顏色組成。根據我國 《汽車電線顏色選用規(guī)則》的規(guī)定，低壓電路的電線 （標稱截面≤4 mm2）在選配線時習慣采取兩種選用原則，即以單色線為基礎的選用和以雙色線為基礎的選用。

1）以單色線為基礎選用時，其單色線的顏色和雙色線主、輔色的搭配及其代號分別如表11和表12所示。其中黑色 （B）為專用搭鐵線。

表11 汽車用單色低壓線的顏色與代號

表12 汽車用雙色低壓線顏色的搭配與代號

2）以雙色線為基礎選用時，各用電系統(tǒng)的電源線為單色，其余均為雙色。其雙色線的主色如表13所示。當其標稱截面積大于1.5 mm2時，導線只用單色線，但電源系統(tǒng)可增加使用主色為紅色、輔色為白色或黑色的兩種雙色線；對于標稱截面積小于1.5 mm2的雙色線，其主、輔顏色的搭配如表14所示。

表13 汽車各用電系統(tǒng)雙色低壓線主色的規(guī)定

表14 汽車用標稱截面積小于1.5mm2雙色低壓線主、輔色的搭配表

6 導線電壓降的計算驗證

導線的選擇工作在工程設計結束時并沒有完成，因為理論計算的電壓降，與線束裝車后回路中由線束產生的實際電壓降有很大的差異。因此，在線束裝車之后，需要測量回路的實際電壓降，以驗證導線設計是否正確。

受電壓變化影響較大的負載主要是燈具。對于燈具來說，一般電壓在13～13.5V（各個廠家的燈泡會有差異）是正常的范圍。如果電壓過小，會導致燈具不夠亮；而如果電壓過大，則會嚴重影響燈具壽命。因此，線束裝車后，需要測量幾種典型工況下燈具兩端的電壓。

例如：①怠速，只打開燈，其它負載不工作時，測量并記錄燈具電壓；②怠速，打開燈及其它重負載時，測量并記錄燈具電壓；③發(fā)動機轉速1 500～2 000 r／min，打開燈及其它重負載時，測量并記錄燈具電壓。

分析測量的數據，如果不能滿足燈具的電壓要求，則需要根據實際情況調整導線的設計。比如，用增加線徑的方法減小電壓降，或減小線徑、增加導線長度的方法增大電壓降。