汽車線束回路設(shè)計(jì)中的選型原則

路 明

（一汽豐田技術(shù)開發(fā)有限公司， 天津 300457）

1 汽車線束簡述

從功能上來講，汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，連接汽車的電氣設(shè)備并使之發(fā)揮功能。

從構(gòu)成上來看，線束編成的形式基本上是一樣的，都是由電線、聯(lián)插件和包裹膠帶組成，它既要確保傳送電信號(hào)，也要保證連接回路的可靠性，向電氣設(shè)備供應(yīng)規(guī)定的電流值，防止對(duì)周圍電路的電磁干擾，并要排除設(shè)備短路。

全車系統(tǒng)一般有動(dòng)力系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)等。所有系統(tǒng)的回路構(gòu)建成整車網(wǎng)絡(luò)。線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，連接汽車的電氣電子部件并使之發(fā)揮功能。由于回路很多，需要選擇的線束零部件的數(shù)量就很多，零部件之間的搭配對(duì)于汽車安全就很重要。本文探討的就是這部分內(nèi)容。

2 汽車線束設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

首先，我們從基礎(chǔ)回路上談起，圖1為車輛接近系統(tǒng)（VAS） 的原理圖。

圖1 VAS系統(tǒng)原理圖

從電源開始，進(jìn)行梳理。

回路1：電源→熔斷絲。

回路2：熔斷絲→控制器。

回路3：控制器→喇叭電源回路。

回路4：喇叭搭鐵線→控制器。

回路5：控制器→搭鐵線。

回路6、7：CAN線控制。

根據(jù)以上回路進(jìn)行實(shí)物拆分，大致分成：熔斷絲、電器端連接器/端子、線束端連接器/端子、電線。

那么當(dāng)電氣設(shè)備流經(jīng)電流已知的情況下，如何選擇合適的回路器件即為本論文的中心。

3 選型原則

3.1 端子

3.1.1 母端子

一般來說，公端子都設(shè)置在設(shè)備端，由設(shè)備的電氣性能來選定型號(hào)。與設(shè)備端對(duì)接的母端子，一般與公端子組合使用，不需另行選擇。而線束對(duì)接用公母端子的選擇，首先要知道流經(jīng)回路的電流值。

常見寬度0.64mm的端子容許電流值一般為3A以下。電流值較小的回路，一般選擇0.64mm端子即可 （圖2）。而電機(jī)等設(shè)備作動(dòng)電流值較大，一般選用0.64mm、1.0mm或以上端子。端子的容許電流值與針腳數(shù)量、電線尺寸、通電時(shí)間、使用溫度等有關(guān)，需要查詢端子的圖紙進(jìn)行選擇。

圖2 泰科官網(wǎng)0.64mm母端子圖例

上述內(nèi)容為端子尺寸選擇。確定端子尺寸后，還需考慮是否需要鍍層。常用的鍍層舉例：氣囊系統(tǒng)在電流比較小時(shí)需要使用鍍金端子保證安定性。

3.1.2 公端子

除去設(shè)備端，在線束對(duì)接部分也有公端子，此時(shí)的公端子選擇詳情同母端子。

3.2 連接器

在基本選定端子后，對(duì)于連接器的選擇，需要考慮是否需要防水、孔位數(shù)等?？孜粩?shù)會(huì)影響電流衰減系數(shù)和插拔力等，這些需要在實(shí)際選型中反復(fù)驗(yàn)證。

3.3 熔斷絲容量的選擇

熔斷絲是為了保護(hù)設(shè)備，其主要是起過載保護(hù)作用。電路中正確安置熔斷絲，熔斷絲就會(huì)在電流異常升高到一定的高度和熱度的時(shí)候，自身熔斷切斷電流，保護(hù)電路安全運(yùn)行。所以需要看下游的設(shè)備流經(jīng)熔斷絲的電流來確定熔斷絲的容量。考慮熔斷絲的耐久特性的情況下，如圖3所示，總額定電流應(yīng)小于熔斷絲容量的70%作為初選條件。除此之外，還需要考慮是否有突入電流、振蕩電流等。根據(jù)實(shí)際電流情況考慮熔斷絲的耐久特性。

圖3 太平洋熔斷絲官網(wǎng)中熔斷絲I2T特性圖

3.4 電線

3.4.1 線種

電線的線種需要考慮是否需要耐熱、是否需要雙絞線或屏蔽線等特殊線種、是否用在彎曲部位等。在考慮以上特殊需求后，選擇相應(yīng)材質(zhì)。

3.4.2 線徑

在電源回路中 （例圖1中回路2），熔斷絲容量確定后，進(jìn)行電線的尺寸即粗細(xì)的選定。

如圖4所示，電線的發(fā)煙特性曲線應(yīng)在熔斷絲的熔斷特性曲線之上，這樣在短路的情況下，熔斷絲才可以先熔斷。

圖4 熔斷絲和電線的關(guān)系

而在非電源回路 （例圖1中回路3） 中，由于沒有熔斷絲直接按照回路電流值選擇相應(yīng)電線尺寸。

例如在20℃下，0.35mm2一般電線容許電流值為9A。容許電流值隨溫度升高會(huì)降低，70℃時(shí)降至約3A，所以需要按照車輛實(shí)際使用位置進(jìn)行選擇。

電線的尺寸從0.13mm2起，常用的電線為0.35mm2、0.5mm2、 0.75mm2、1.25mm2、2.00mm2等，按照實(shí)際電流值與各生產(chǎn)廠商的電線產(chǎn)品手冊(cè)進(jìn)行選定。

3.4.3 線色

通常按照產(chǎn)品手冊(cè)進(jìn)行選擇，無特殊要求。

作業(yè)性方面，在同一個(gè)插接件內(nèi)盡量避免使用同線徑用色相鄰，防止作業(yè)時(shí)誤插入或維修時(shí)誤識(shí)別。

3.5 整體回路選型原則

上文中提到了很多實(shí)物選型的基本方法。但其實(shí)回路中各零件的選擇不是分塊的，而是整體的。在電源回路中，熔斷絲的存在實(shí)際上是保護(hù)整條回路不發(fā)生問題，所以熔斷絲一定在回路中是最弱的。

上文提到的內(nèi)容：通過熔斷絲的熔斷特性和電線的冒煙特性曲線選擇出來的電線，需要與回路中各個(gè)端子進(jìn)行壓接匹配。而這時(shí)候端子容許電流非常有可能小于熔斷絲的容量。此時(shí)，在發(fā)生短路的情況下，端子的壓接部位由于比較弱，在熔斷絲熔斷之前就燒壞變形了，熔斷絲也失去了保護(hù)功能。例如：15A熔斷絲/0.5mm2電線/0.64端子的組合情況。因此在最終零件選定后，要進(jìn)行回路檢查，確保類似這種情況不會(huì)發(fā)生。

在非電源回路中，按照上述的內(nèi)容選擇了端子和電線，均是容許電流之上的。由于沒有電源接入，即使短路也不會(huì)有大電流接入，則不需要上述檢查。

4 結(jié)論

全車回路少則幾百條，多則幾千條。好的回路設(shè)計(jì)是：任何情況下所有回路都不會(huì)發(fā)生問題，但這是很難達(dá)到的。即使有熔斷絲的存在，有些回路由于不恰當(dāng)?shù)牧慵x型，產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)拇钆?，最終可能導(dǎo)致發(fā)生冒煙、燒壞等可怕的后果。所以設(shè)計(jì)師在單個(gè)回路中按照方法逐一選型后進(jìn)行驗(yàn)證，才能保證每條回路的安全。

另外，選用過剩線徑、線種或是大尺寸端子可以保證一些回路的安全，但這樣會(huì)不利于成本降低和輕量化。所以適宜的零件選型既能保證回路安全，又能降低成本和輕量化。