在汽车电线束整车电路设计过程中,同步需要考虑导线的设计。根据多年从事电线束设计的工作经验,我认为,对于导线的选择应分别从以下6个方面来考虑。
1导线类型的选用
1.1双绞线与屏蔽线
根据电路中与线束相连的元件的需求,确定导线的类型。对于一般的电源信号和比较强的、不易受干扰的信号,选用普通导线就能满足信号品质的要求;对某些弱信号电路和易受干扰的信号电路,应选用双绞线或屏蔽线。弱信号的电路一般指爆震传感器、曲轴传感器、挂档位置传感器、选档位置传感器和离合控制器位置传感器等;易受干扰的信号电路一般指安全气囊电路、ABS电路、CD机上的扬声器和CAN线等。
双绞线和屏蔽线从定义、成本、加工、功能和运用5个方面来考虑,其异同点如表1所示。
一般车上的CAN线,弱信号的线都会用到双绞线。而对于不同的信号,我们对双绞线的绞距数量有着不同的要求,如曲轴位置信号和爆震信号电路的双绞线,1m之内必须有33个以上的绞距。双绞线绞距的定义如图1所示。对于屏蔽线而言,一般要求屏蔽层一端搭铁,一端悬空。在使用时应注意,车身搭铁本来就是不干净的搭铁,如果将屏蔽线的搭铁接在车身,会降低甚至破坏屏蔽的效果,应将搭铁接在控制单元的参考搭铁上,或者直接用双绞线。
屏蔽线又分为铝箔屏蔽线和编织网屏蔽线,结构如图2所示。铝箔屏蔽线中的黑色电线是搭铁线,编织网屏蔽线中的编织网是搭铁线;铝箱屏蔽线在线束加工过程中比编织网屏蔽线操作简单,但是铝
箔屏蔽线的价格比编织网屏蔽线的价格稍高。考虑到线束加工过程中的方便性,现在一般不再使用编织网屏蔽线。
1.2线种的选择
根据汽车产品应满足目标市场的标准要求选择合适的线种,目前主要线种有德标、日标、美标和国标。由于日标电线用的比较广泛,下面主要介绍一下日标线的结构。
1)日标汽车用薄壁绝缘低压电线的种类及其代号如表2所示。
当然,还可以通过导线额定电流经验直接选择导线的截面积。
汽车上各种电气设备所用的连接导线,可根据用电设备的负载电流大小适当选择导线的截面积。其原则一般为:长时间工作的电气设备可选择实际载流量60%的导线;短时间工作的用电设备可选用实际载流量的60%~100%之间的导线。同时,还应考虑电路中的电压降和导体发热等情况,以免影响用电设备的电气性能和超过导线的允许温度。为保证一定的机械强度,一般低压导线截面积不小于0.5mm2。铜芯导线标称截面积的允许载流量如表10所示。
例如,一汽森雅(参数|图片)车型的蓄电池线采用日标柔软、
耐磨的EB导线,导线规格为15mm2。从蓄电池到起动机的导线规格是这样考虑的:由于起动机的额定功率P=1.1kW,起动机在正常温度起动的电流约为100A,但是起动机在-40℃时起动非常困难,这时的起动电流大约为350A,起动机到蓄电池的距离大约为1m,从表8我们知道,导线允许的电压降为0.5V,根据公式A=lpL/Un=350A×0.0185Ω·mm2/m×
1m/0.5V=12.95mm2。因为日标的EB导线有9、10、
15、20、30、40mm2等规格,根据就高不就低原则,所以我们选15mm2。
4.导线和熔断丝的匹配
当选定电路的熔断丝元件后,应确认与熔断丝元件相连电路的导线规格,选用的原则是导线的电流-时间特性曲线必须高于串接在其内的熔断丝电流-时间特性曲线。
5.导线颜色的选用
随着汽车用电设备的增加,安装在汽车上的导线数量也越来越多,为了便于识别和检修汽车电器设备,通常将电线束中的低压线采用不同的颜色组成。根据我国《汽车电线颜色选用规则》的规定,低压电路的电线(标称截面≤4mm2)在选配线时习惯采取两种选用原则,即以单色线为基础的选用和以双色线为基础的选用。
1)以单色线为基础选用时,其单色线的颜色和双色线主、辅色的搭配及其代号分别如表11和表12所示。其中黑色(B)为专用搭铁线。
6.导线电压降的计算验证
导线的选择工作在工程设计结束时并没有完成,因为理论计算的电压降,与线束装车后回路中由线束产生的实际电压降有很大的差异。因此,在线束装车之后,需要测量回路的实际电压降,以验证导线设计是否正确。
受电压变化影响较大的负载主要是灯具。对于灯具来说,一般电压在13~13.5V(各个厂家的灯泡会有差异)是正常的范围。如果电压过小,会导致灯具不够亮;而如果电压过大,则会严重影响灯具寿命。因此,线束装车后,需要测量几种典型工况下灯具两端的电压。
例如:①怠速,只打开灯,其它负载不工作时,测量并记录灯具电压;②怠速,打开灯及其它重负载时,测量并记录灯具电压;③发动机转速1500~2000r/min,打开灯及其它重负载时,测量并记录灯具电压。
分析测量的数据,如果不能满足灯具的电压要求,则需要根据实际情况调整导线的设计。比如,用增加线径的方法减小电压降,或减小线径、增加导线长度的方法增大电压降。
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