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汽车线束设计及线束用原材料
作者:admin 发布日期:2017-2-11 10:53:20

在现代汽车上,汽车线束特别多,电子控制系统与线束有着密切关系。有人曾经打了一个形象的比喻:如果把微机、传感器与执行元件的功能用人体来比喻,可以说微机相当于人脑,传感器相当于感觉器官,执行元件相当于运动器管,那么线束就是神经和血管了。
汽车线束是汽车电路的网络主体,连接汽车的电气电子部件并使之发挥功能,没有线束也就不存在汽车电路。在目前,不管是高级豪华汽车还是经济型普通汽车,线束编成的形式基本上是一样的,都是由电线、联插件和包裹胶带组成,它既要确保传送电信号,也要保证连接电路的可靠性,向电子电气部件供应规定的电流值,防止对周围电路的电磁干扰,并要排除电器短路。
汽车线束从功能上来分,有运载驱动执行元件(作动器)电力的电力线和传递传感器输入指令的信号线二种。电力线是运送大电流的粗电线,而信号线是不运载电力的细电线(光纤维通信);例如信号电路用的导线截面积为0.3、0.5mm2。
在电机、执行元件用的导线截面积为0.85、1.25mm2,而电源电路用导线截面积为2、3、5mm2;而特殊电路(起动机、交流发电机、发动机接地线等)则有8、10、15、20mm2不同规格。导线截面积越大,电流容量也越大。电线的选择,除了考虑电气性能外,还要受到车载时物理性能的制约,因此其选择范围很广。例如,出租汽车上的频繁开/关的车门和跨越车身之间的电线应该由挠曲性能良好的导线构成。在温度高的部位使用的导线,一般采用绝缘性和耐热性良好的氯乙烯、聚乙烯包覆的导线。近年来,微弱信号电路使用的电磁屏蔽线也不断增加。
随着汽车功能的增加,电子控制技术的普遍应用,电气件越来越多,电线也会越来越多,汽车上的电路数量与用电量显著增加,线束也就变得越粗越重。这是需要解决的大问题,如何使大量线束在有限的汽车空间中如何更有效合理布置,使汽车线束发挥更大的功能,已成为汽车制造业面临的问题。
  汽车线束是汽车电路的网络主体,没有线束也就不存在汽车电路。随着人们对汽车的安全性、舒适性、经济性和排放性要求的提高,汽车线束变得越来越复杂,但车身给予线束的空间却越来越小。因此,如何提高汽车线束的综合性能设计便成为关注的焦点,而且汽车线束制造厂家不再单纯地搞线束后期设计和制造,和汽车主机厂家联合进行前期开发成为必然的趋势。笔者根据几年来从事线束设计和制造的经验,谈谈线束的一般设计流程和设计原则。

一、整车电路设计
  (一)电源分配设计
  汽车的供电系统设计是否合理,直接关系到汽车电器件的正常工作与否和全车的安全性,因此世界各国的汽车线束设计出发点基本都是以安全为主。整车电气系统基本上由3个部分组成。
  蓄电池直接供电系统(一般称常电或30电)。这部分的电源所接负载一般都是汽车的安全件或重要件,主要目的是在为这些件提供电能时尽量少的加以控制,确保这些件即使汽车发动不起来也能短暂正常工作,以方便到站点维修等。如:发动机ECU及发动机传感器的工作电源、燃油泵的工作电源、ABS控制器的电源、诊断接口电源等。
  点火开关控制的供电系统(一般称为IG档或巧电)。这部分电器件基本上是在发动机工作运转的情况下才使用,取自发电机的电源,避免了为蓄电池充电时争电源的可能性。如:仪表电源、制动灯电源、安全气囊电源等。
  发动机起动时卸掉负载的电源(一般称为ACC电源)。这部分电器件一般所带的负载较大,且在汽车起动时不必工作。一般有点烟器电源、空调电源、收放机电源、刮水器电源等。
  (二)线路保护设计
  线路保护就是要对导线加以保护,兼顾对回路电器件的保护。保护装置主要有熔断器、断路顺和易熔线。
  1.熔断器的选取原则
  发动机ECU、ABS等对整车性能及安全影响大,另外,易受其他用电设备千扰的电器件必须单设熔断器。
  发动机传感器、各类报警信号灯和外部照明灯、喇叭等电器件对整车性能及安全影响也较大,但该类电负荷对相互间的干扰并不敏感。因此,这类电负荷可以根据情况相互组合,共同使用一个熔断器。
  对于为增加舒适性而设置的普通电器件类的电负荷可以根据情况相互组合,共同使用一个熔断器。
  熔断器分快熔式和慢熔式。快熔式熔断器的主要部件是细锡线,其中片式熔断器结构简单、可靠性和耐振好、易检测,所以被广泛采用;慢熔式熔断器实际上是锡合金片,这种结构的熔断器一般串接到感性负载的电路中,如电机电路。
  电阻型的负载与电感型的负载尽量避开使用同一个熔断器。
  一般根据电器件的最大连续工作电流计算并确定熔断器容量,可按经验公式:熔断器额定容量=电路最大工作电流÷80%(或70%)。
  2.断路器
  断路器最大的特点是可恢复性,但其成本较高,使用较少。断路器一般都是热敏机械装置,它利用两种金属的不同热变形,使触点开闭或自行接通。新型的断路器,使用PTC固体材料作为过流保护元件,它是一种正温度系数的电阻,根据电流或温度的高低断开或接通。这种保护元件的最大优势是当故障排除后能自动接通,不需人工调节和拆换。

 

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