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浅谈汽车电线束导线的选择

发表时间：2021/6/16 来源：《探索科学》2021年5月作者：宋玉常王海玲

[导读] 伴随着时代与社会经济的不断进步，促使我国汽车行业发展更加迅猛，同时也对其各项技术提出更高标准。在汽车整车电路的设计过程当中，如何选择电线束导线非常关键。倘若导线选择不当，不仅对汽车电器系统的性能有很大影响，严重的还可能发生事故。

浙江省宁波市远景汽车零部件有限公司宋玉常王海玲 315000

摘要：伴随着时代与社会经济的不断进步，促使我国汽车行业发展更加迅猛，同时也对其各项技术提出更高标准。在汽车整车电路的设计过程当中，如何选择电线束导线非常关键。倘若导线选择不当，不仅对汽车电器系统的性能有很大影响，严重的还可能发生事故。汽车电线束导线的作用是将电器系统和数据系统建立一条通路将其完全连接起来，从而使汽车的电器系统的功能得以实现。本文通过对导线的各种参数进行介绍，导线选型流程及案例的讲解，为如何选择电线束导线提供理论支持。
关键词：导线；汽车电线束；快速选型
        引言
        据统计，在近10年发生的机动车火灾中，由电气故障引发的火灾占50％以上。在电气线路及电气设备上由于各种不同原因，使电气线路相接或相碰，电流突然增大，超过导线正常工作发热量，造成电气设备故障发热或将绝缘层引燃起火。从设计层面，电气线路超负荷是其中一个重要原因，长时间过载，导线温度就会超过最高允许温度，会加快导线绝缘老化、损坏，引起火灾。在汽车电线运行过程中，电线绝缘受热的作用性能逐步退化、直至失效。电线应保证在车辆寿命期内绝缘材料具有需要的机械性能。
        1汽车电线束的布置要点
        1.1汽车EMC的设计原则及方法
        所谓的EMC，就是指的设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力，因此在进行汽车电线束的布置过程中，也必须要对于EMC引起足够的重视。（1）由于汽车是一个移动的物体，而且其所处的电磁环境往往都较为复杂和严酷，在汽车运行的过程之中，往往会受到低频传导、低频辐射、高频传导、高频辐射、静电放电等一系列因素的影响，而且还会产生车内干扰。所以在对于汽车EMC进行设计的过程中，必须要充分考虑到这些因素的影响，对于各项影响因素采取有效的措施来加以预防，从而使得汽车能够更加安全稳定的运行。（2）在对于汽车EMC进行设计的过程中，关键元器件的选型是一个非常重要的工作，所以在进行关键元器件选型的过程中，必须要严格按照电磁兼容体系以及EMC解决方案的要求来进行。对于汽车EMC进行设计的过程中，主要包括了地线设计、线路板设计、滤波设计以及屏蔽与搭接设计，而其中滤波是解决电磁干扰的一个关键技术，通过滤波能够有效地消除来自于导线上的干扰信号，防止电路中的干扰信号传导导线上，所以必须要注重滤波器的选择。
        1.2搭铁点设计
        搭铁点的布置在整车线束设计中尤为重要，若大电流的电源地和易干扰的信号地分配不合理，就有可能造成信号干扰，从而影响一些电器的整车功能正常实现。接下来就具体论述下搭铁点的分配中应注意的要点:首先，发动机ECU、ESC控制单元等，这些安全等级高的用电器易受其它用电设备干扰，同它们的熔断器选择方式一样，均需单独设立。而像ACU安全气囊控制器系统、EMS发动机控制模块、TCU变速箱控制单元等，它的搭铁点不仅应单独设立，而且为了确保其安全可靠，最好采用双搭铁或复式搭铁方式。其目的是其中一处搭铁失效，系统可通过另一搭铁点接地，以确保系统安全工作。其次弱信号传感器的搭铁最好也独立，搭铁点最好是在离传感器较近的位置，以保证信号的真实传递。车载无线终端T-BOX系统为避免干扰，也要单独搭铁。还有蓄电池负极线、发动机或变速箱主搭铁线等，因导线线径大，一定要控制好线长和走向，减小电压降，增加安全性。发动机、车身都要单独连接蓄电池负极搭铁。除此以上用电器以外，可根据具体布置情况相互组合共用搭铁点。原则就近搭铁，避免搭铁线过长，减小不必要的电压降。另必须提醒的是信号搭铁和电源搭铁不能中间压接，必须分开分类，以避免信号间的相互干扰，因为它们对搭铁的冲击是不同的，而这种对搭铁的冲击会影响较敏感的电子电器元件的正常工作。如吉利某车型仪表板板内FRS电源信号与音频信号线包扎重合，电源信号依据雷达信号进行0-2.5A电流周期性变化，干扰主机与功放双绞线连接的音频输入信号，导致高音扬声器发出高频电流音。经对两者连接导线分别更改为单芯和双芯屏蔽线，并对FRS接地调整就近搭铁后，最终将高音扬声器高频电流音问题进行规避。

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        2导线种类
        2.1按照导线的用途来划分
        汽车导线可以分为以下三类一是低压线。低压线是相对普遍的导线，在汽车电线束中占比最大。它的构造相对简单，就是电线外包一层绝缘层，能够广泛使用。二是屏蔽线和双绞线。它主要应用于弱信号的电路，例如无线电天线以及点火线圈信号线等。屏蔽线是由内部电线和屏蔽层组成，屏蔽层可以减少辐射、防止信息被拦截以及阻止外部电磁干扰的进入，具有更高的传输速率。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线按一定绞距互相缠绕在一起组成。对于不同的信号，双绞线的绞距长度不同，如CAN线要求为30绞/米。双绞线可防止外界电磁干扰，降低自身信号的对外干扰。三是高压线，高压线造价相对较高，主要用于汽车发动机的点火系统当中，如纯电动车辆、混动车辆、轻混车辆等。高压线表面也包裹了一层橡胶绝缘层，比低压导线绝缘层厚很多，主要就是用于避免高压区域可能发生的电压泄漏的事故。
        2.2线种类有
        一是日标线，参照标准：JASOD608、D609、D611。日标导线的特点是导线的绝缘皮相对较薄，而且导线整体的柔韧性也相对较好。二是国标线，参照标准：GB／T8139。国标导线的特点是导线的延展性比较好，相对而言比较柔软，绝缘皮比起其他导线要厚。三是德标线，参照标准：ISO6722。德标导线和日标导线的性能相近，也是绝缘皮薄，铜丝较日标铜丝粗，柔韧性较好。四是美标线，参照标准：SAEJ1128、SAEJ1678、US一CAR-21。美标导线的特点是采用了热塑性或者是热固性的弹性体来做它的绝缘层，并且还通过辐射的方法对其进行了加工。
        3导线类型的选用
        3.1各用电器电源分配
        整车电气配电系统基本上由三个部分组成。(1)蓄电池直接供电系统(一般称常电B+)。该电源所承接负载的用电器一般都是汽车的安全性电器件和重要件。其主要目的是确保这些电器件即便发动机无法起动，也能供电。如:汽车危险警告灯、位置灯(小灯)等。(2)点火开关(ON状态)控制的供电系统供电，即IG1电和IG2电（部分车型启动时IG2短时断开，如吉利车型）。该部分电源主要为发动机起动的电器件供电。如:点火线圈电源、油泵电源、安全气囊控制器电源、制动灯电源、组合仪表电源等。(3)发动机起动时需卸掉负载的电源(一般称为ACC电源)。这部分用电器所带的负载比较大，并且在汽车起动时(ST状态)不必工作。一般有外接电源、点烟器电源、收音机、空调等。
        3.2导线耐温等级的选择
        根据电线束导线的工作环境温度，选用不同耐温等级的电线，各种电线的耐温等级进行选择。如日本标准导线中的AVSS电线工作温度80℃，AEX电线工作温度120℃。乘员舱的电线选用耐温等级为80℃的导线就能满足要求；发动机舱线束选择耐温等级为120℃的导线就能满足要求；横穿上述两个区域的导线应选用耐温等级同时满足两个区域的温度要求的导线；经过排气管等热源附近的导线应选用耐温更高的导线，可以通过温度场获得该区域的耐温要求，再从各类型导线耐温等级确定选用的导线类型。例如，长城CH041（腾翼C30）车型发动机线束上的助力转向分支距离排气管只有40~50mm的距离，排气管的温度一般有800℃左右，虽然排气管上有隔热罩，但是发动机长时间工作，隔热罩外的温度也有150℃左右，所以该助力转向选用耐温等级非常高的德标线种FLR6Y，德标线种FLR6Y耐温等级为-65~+210℃
        结语
        原理图设计完成后，一方面将“各系统原理图”反馈给“各电气件设计工程师”校对是否满足电气件功能要求，并与“电器信息属性表”校对基础信息。若反馈不一致，调查真因修正。另一方面进行实车确认，实车检测各电气件的电器参数，若不一致，调查真因修正。若一致，线束系统原理设计工作完成。第三方面就是线束实车测试验证，需要进行整车电平衡试验，过载测试和接地偏移测试。最终确保导线选型及匹配的合理性。
参考文献
[1]吁苗．整车线束设计及搭铁策略分析［J］．汽车电器，2010(01)．
[2]邱伟,吁苗：汽车线束的三维布局设计基本原则[J].汽车电器,2012(3):16-18.
[3]刘有志.浅析汽车线束导线的选型设计.安徽江淮汽车股份有限公司技术中心.
[4]焦年海.从技术角度降低汽车线束成本.华晨汽车工程研究院.2016.