蔣廷云

（河南天海電器有限公司線(xiàn)束研發(fā)中心，河南 鶴壁 458030）

在汽車(chē)電線(xiàn)束整車(chē)電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，同步需要考慮導(dǎo)線(xiàn)的設(shè)計(jì)。根據(jù)多年從事電線(xiàn)束設(shè)計(jì)的工作經(jīng)驗(yàn)，我認(rèn)為，對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)的選擇應(yīng)分別從以下6個(gè)方面來(lái)考慮。

1 導(dǎo)線(xiàn)類(lèi)型的選用

1.1 雙絞線(xiàn)與屏蔽線(xiàn)

根據(jù)電路中與線(xiàn)束相連的元件的需求，確定導(dǎo)線(xiàn)的類(lèi)型。對(duì)于一般的電源信號(hào)和比較強(qiáng)的、不易受干擾的信號(hào)，選用普通導(dǎo)線(xiàn)就能滿(mǎn)足信號(hào)品質(zhì)的要求；對(duì)某些弱信號(hào)電路和易受干擾的信號(hào)電路，應(yīng)選用雙絞線(xiàn)或屏蔽線(xiàn)。弱信號(hào)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(hào)電路一般指安全氣囊電路、ABS電路、CD機(jī)上的揚(yáng)聲器和CAN線(xiàn)等。

雙絞線(xiàn)和屏蔽線(xiàn)從定義、成本、加工、功能和運(yùn)用5個(gè)方面來(lái)考慮，其異同點(diǎn)如表1所示。

一般車(chē)上的CAN線(xiàn)，弱信號(hào)的線(xiàn)都會(huì)用到雙絞線(xiàn)。而對(duì)于不同的信號(hào)，我們對(duì)雙絞線(xiàn)的絞距數(shù)量有著不同的要求，如曲軸位置信號(hào)和爆震信號(hào)電路的雙絞線(xiàn)，1 m之內(nèi)必須有33個(gè)以上的絞距。雙絞線(xiàn)絞距的定義如圖1所示。

對(duì)于屏蔽線(xiàn)而言，一般要求屏蔽層一端搭鐵，一端懸空。在使用時(shí)應(yīng)注意，車(chē)身搭鐵本來(lái)就是不干凈的搭鐵，如果將屏蔽線(xiàn)的搭鐵接在車(chē)身，會(huì)降低甚至破壞屏蔽的效果，應(yīng)將搭鐵接在控制單元的參考搭鐵上，或者直接用雙絞線(xiàn)。

表1 雙絞線(xiàn)與屏蔽線(xiàn)的比較

屏蔽線(xiàn)又分為鋁箔屏蔽線(xiàn)和編織網(wǎng)屏蔽線(xiàn)，結(jié)構(gòu)如圖2所示。鋁箔屏蔽線(xiàn)中的黑色電線(xiàn)是搭鐵線(xiàn)，編織網(wǎng)屏蔽線(xiàn)中的編織網(wǎng)是搭鐵線(xiàn)；鋁箔屏蔽線(xiàn)在線(xiàn)束加工過(guò)程中比編織網(wǎng)屏蔽線(xiàn)操作簡(jiǎn)單，但是鋁箔屏蔽線(xiàn)的價(jià)格比編織網(wǎng)屏蔽線(xiàn)的價(jià)格稍高?？紤]到線(xiàn)束加工過(guò)程中的方便性，現(xiàn)在一般不再使用編織網(wǎng)屏蔽線(xiàn)。

1.2 線(xiàn)種的選擇

根據(jù)汽車(chē)產(chǎn)品應(yīng)滿(mǎn)足目標(biāo)市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)要求選擇合適的線(xiàn)種，目前主要線(xiàn)種有德標(biāo)、日標(biāo)、美標(biāo)和國(guó)標(biāo)。由于日標(biāo)電線(xiàn)用的比較廣泛，下面主要介紹一下日標(biāo)線(xiàn)的結(jié)構(gòu)。

1）日標(biāo)汽車(chē)用薄壁絕緣低壓電線(xiàn)的種類(lèi)及其代號(hào)如表2所示。

表2 日標(biāo)汽車(chē)用薄壁絕緣電線(xiàn)種類(lèi)及其代號(hào)

其中，1型薄壁絕緣電線(xiàn)的結(jié)構(gòu)如表3所示；2型薄壁絕緣電線(xiàn)的結(jié)構(gòu)如表4所示；3型薄壁絕緣電線(xiàn)的結(jié)構(gòu)如表5所示。

2）日標(biāo)汽車(chē)用耐熱薄壁絕緣低壓電線(xiàn)的種類(lèi)及其代號(hào)如表6所示。

3）日標(biāo)汽車(chē)用耐熱薄壁絕緣低壓電線(xiàn)的結(jié)構(gòu)如表7所示。

表3 1型薄壁絕緣電線(xiàn)結(jié)構(gòu)

注意：當(dāng)目標(biāo)市場(chǎng)禁止使用PVC材料時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的絕緣層材料應(yīng)選用XLPE。如沒(méi)有相關(guān)要求，線(xiàn)束產(chǎn)品中仍可以使用絕緣層材料為PVC的導(dǎo)線(xiàn)。

表4 2型薄壁絕緣電線(xiàn)結(jié)構(gòu)

表5 3型薄壁絕緣電線(xiàn)結(jié)構(gòu)

表6 日標(biāo)汽車(chē)用耐熱薄壁絕緣低壓電線(xiàn)的種類(lèi)及其代號(hào)

表7 日標(biāo)汽車(chē)用耐熱薄壁絕緣低壓電線(xiàn)的結(jié)構(gòu)

2 導(dǎo)線(xiàn)耐溫等級(jí)的選擇

根據(jù)電線(xiàn)束導(dǎo)線(xiàn)的工作環(huán)境溫度，選用不同耐溫等級(jí)的電線(xiàn)，參照表2和表6中各種電線(xiàn)的耐溫等級(jí)進(jìn)行選擇。如日本標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線(xiàn)中的AVSS電線(xiàn)工作溫度80℃，AEX電線(xiàn)工作溫度120℃。乘員艙的電線(xiàn)選用耐溫等級(jí)為80℃的導(dǎo)線(xiàn)就能滿(mǎn)足要求；發(fā)動(dòng)機(jī)艙線(xiàn)束選擇耐溫等級(jí)為120℃的導(dǎo)線(xiàn)就能滿(mǎn)足要求；橫穿上述兩個(gè)區(qū)域的導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)選用耐溫等級(jí)同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)區(qū)域的溫度要求的導(dǎo)線(xiàn)；經(jīng)過(guò)排氣管等熱源附近的導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)選用耐溫更高的導(dǎo)線(xiàn)，可以通過(guò)溫度場(chǎng)獲得該區(qū)域的耐溫要求，再?gòu)母黝?lèi)型導(dǎo)線(xiàn)耐溫等級(jí)確定選用的導(dǎo)線(xiàn)類(lèi)型。例如，長(zhǎng)城CH041（騰翼C30）車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)線(xiàn)束上的助力轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作，隔熱罩外的溫度也有150℃左右，所以該助力轉(zhuǎn)向選用耐溫等級(jí)非常高的德標(biāo)線(xiàn)種FLR6Y，德標(biāo)線(xiàn)種FLR6Y耐溫等級(jí)為-65～+210℃。

3 導(dǎo)線(xiàn)截面積的確定

在確定導(dǎo)線(xiàn)截面積時(shí)，要考慮電壓降和導(dǎo)線(xiàn)的發(fā)熱。

1）用電設(shè)備的電流強(qiáng)度為

式中：P——負(fù)載功率；UN——額定電壓。

2）導(dǎo)線(xiàn)截面積計(jì)算公式為

式中：A——導(dǎo)線(xiàn)截面積，mm2；I——電流，A；ρ——銅導(dǎo)線(xiàn)電阻率， 一般取值0.018 5 Ω·mm2／m；L——導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，m；UVL——導(dǎo)線(xiàn)允許的電壓降，V。

3）為避免導(dǎo)線(xiàn)過(guò)度發(fā)熱，應(yīng)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(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)的電流密度 （額定電壓12V）

當(dāng)然，還可以通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)額定電流經(jīng)驗(yàn)直接選擇導(dǎo)線(xiàn)的截面積。

汽車(chē)上各種電氣設(shè)備所用的連接導(dǎo)線(xiàn)，可根據(jù)用電設(shè)備的負(fù)載電流大小適當(dāng)選擇導(dǎo)線(xiàn)的截面積。其原則一般為：長(zhǎng)時(shí)間工作的電氣設(shè)備可選擇實(shí)際載流量60%的導(dǎo)線(xiàn)；短時(shí)間工作的用電設(shè)備可選用實(shí)際載流量的60%～100%之間的導(dǎo)線(xiàn)。同時(shí)，還應(yīng)考慮電路中的電壓降和導(dǎo)體發(fā)熱等情況，以免影響用電設(shè)備的電氣性能和超過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的允許溫度。為保證一定的機(jī)械強(qiáng)度，一般低壓導(dǎo)線(xiàn)截面積不小于0.5mm2。銅芯導(dǎo)線(xiàn)標(biāo)稱(chēng)截面積的允許載流量如表10所示。

例如，一汽森雅車(chē)型的蓄電池線(xiàn)采用日標(biāo)柔軟、耐磨的EB導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)規(guī)格為15mm2。從蓄電池到起動(dòng)機(jī)的導(dǎo)線(xiàn)規(guī)格是這樣考慮的：由于起動(dòng)機(jī)的額定功率P=1.1 kW，起動(dòng)機(jī)在正常溫度起動(dòng)的電流約為100 A，但是起動(dòng)機(jī)在-40℃時(shí)起動(dòng)非常困難，這時(shí)的起動(dòng)電流大約為350 A，起動(dòng)機(jī)到蓄電池的距離大約為1 m，從表8我們知道，導(dǎo)線(xiàn)允許的電壓降為0.5V， 根據(jù)公式A=IρL／UVL=350A×0.0185Ω·mm2／m×1m／0.5V=12.95 mm2。 因?yàn)槿諛?biāo)的EB導(dǎo)線(xiàn)有9、 10、15、20、30、40 mm2等規(guī)格，根據(jù)就高不就低原則，所以我們選15mm2。

表10 銅芯導(dǎo)線(xiàn)標(biāo)稱(chēng)截面積的允許載流量

4 導(dǎo)線(xiàn)和熔斷絲的匹配

當(dāng)選定電路的熔斷絲元件后，應(yīng)確認(rèn)與熔斷絲元件相連電路的導(dǎo)線(xiàn)規(guī)格，選用的原則是導(dǎo)線(xiàn)的電流-時(shí)間特性曲線(xiàn)必須高于串接在其內(nèi)的熔斷絲電流-時(shí)間特性曲線(xiàn)。

5 導(dǎo)線(xiàn)顏色的選用

隨著汽車(chē)用電設(shè)備的增加，安裝在汽車(chē)上的導(dǎo)線(xiàn)數(shù)量也越來(lái)越多，為了便于識(shí)別和檢修汽車(chē)電器設(shè)備，通常將電線(xiàn)束中的低壓線(xiàn)采用不同的顏色組成。根據(jù)我國(guó) 《汽車(chē)電線(xiàn)顏色選用規(guī)則》的規(guī)定，低壓電路的電線(xiàn) （標(biāo)稱(chēng)截面≤4 mm2）在選配線(xiàn)時(shí)習(xí)慣采取兩種選用原則，即以單色線(xiàn)為基礎(chǔ)的選用和以雙色線(xiàn)為基礎(chǔ)的選用。

1）以單色線(xiàn)為基礎(chǔ)選用時(shí)，其單色線(xiàn)的顏色和雙色線(xiàn)主、輔色的搭配及其代號(hào)分別如表11和表12所示。其中黑色 （B）為專(zhuān)用搭鐵線(xiàn)。

表11 汽車(chē)用單色低壓線(xiàn)的顏色與代號(hào)

表12 汽車(chē)用雙色低壓線(xiàn)顏色的搭配與代號(hào)

2）以雙色線(xiàn)為基礎(chǔ)選用時(shí)，各用電系統(tǒng)的電源線(xiàn)為單色，其余均為雙色。其雙色線(xiàn)的主色如表13所示。當(dāng)其標(biāo)稱(chēng)截面積大于1.5 mm2時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)只用單色線(xiàn)，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(xiàn)；對(duì)于標(biāo)稱(chēng)截面積小于1.5 mm2的雙色線(xiàn)，其主、輔顏色的搭配如表14所示。

表13 汽車(chē)各用電系統(tǒng)雙色低壓線(xiàn)主色的規(guī)定

表14 汽車(chē)用標(biāo)稱(chēng)截面積小于1.5mm2雙色低壓線(xiàn)主、輔色的搭配表

6 導(dǎo)線(xiàn)電壓降的計(jì)算驗(yàn)證

導(dǎo)線(xiàn)的選擇工作在工程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)并沒(méi)有完成，因?yàn)槔碚撚?jì)算的電壓降，與線(xiàn)束裝車(chē)后回路中由線(xiàn)束產(chǎn)生的實(shí)際電壓降有很大的差異。因此，在線(xiàn)束裝車(chē)之后，需要測(cè)量回路的實(shí)際電壓降，以驗(yàn)證導(dǎo)線(xiàn)設(shè)計(jì)是否正確。

受電壓變化影響較大的負(fù)載主要是燈具。對(duì)于燈具來(lái)說(shuō)，一般電壓在13～13.5V（各個(gè)廠(chǎng)家的燈泡會(huì)有差異）是正常的范圍。如果電壓過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致燈具不夠亮；而如果電壓過(guò)大，則會(huì)嚴(yán)重影響燈具壽命。因此，線(xiàn)束裝車(chē)后，需要測(cè)量幾種典型工況下燈具兩端的電壓。

例如：①怠速，只打開(kāi)燈，其它負(fù)載不工作時(shí)，測(cè)量并記錄燈具電壓；②怠速，打開(kāi)燈及其它重負(fù)載時(shí)，測(cè)量并記錄燈具電壓；③發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1 500～2 000 r／min，打開(kāi)燈及其它重負(fù)載時(shí)，測(cè)量并記錄燈具電壓。

分析測(cè)量的數(shù)據(jù)，如果不能滿(mǎn)足燈具的電壓要求，則需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整導(dǎo)線(xiàn)的設(shè)計(jì)。比如，用增加線(xiàn)徑的方法減小電壓降，或減小線(xiàn)徑、增加導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的方法增大電壓降。