汽車電線束導線的選擇

蔣廷云

（河南天海電器有限公司線束研發中心，河南 鶴壁 458030）

在汽車電線束整車電路設計過程中，同步需要考慮導線的設計。根據多年從事電線束設計的工作經驗，我認為，對于導線的選擇應分別從以下6個方面來考慮。

1 導線類型的選用

1.1 雙絞線與屏蔽線

根據電路中與線束相連的元件的需求，確定導線的類型。對于一般的電源信號和比較強的、不易受干擾的信號，選用普通導線就能滿足信號品質的要求；對某些弱信號電路和易受干擾的信號電路，應選用雙絞線或屏蔽線。弱信號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；易受干擾的信號電路一般指安全氣囊電路、ABS電路、CD機上的揚聲器和CAN線等。

雙絞線和屏蔽線從定義、成本、加工、功能和運用5個方面來考慮，其異同點如表1所示。

一般車上的CAN線，弱信號的線都會用到雙絞線。而對于不同的信號，我們對雙絞線的絞距數量有著不同的要求，如曲軸位置信號和爆震信號電路的雙絞線，1 m之內必須有33個以上的絞距。雙絞線絞距的定義如圖1所示。

對于屏蔽線而言，一般要求屏蔽層一端搭鐵，一端懸空。在使用時應注意，車身搭鐵本來就是不干凈的搭鐵，如果將屏蔽線的搭鐵接在車身，會降低甚至破壞屏蔽的效果，應將搭鐵接在控制單元的參考搭鐵上，或者直接用雙絞線。

表1 雙絞線與屏蔽線的比較

屏蔽線又分為鋁箔屏蔽線和編織網屏蔽線，結構如圖2所示。鋁箔屏蔽線中的黑色電線是搭鐵線，編織網屏蔽線中的編織網是搭鐵線；鋁箔屏蔽線在線束加工過程中比編織網屏蔽線操作簡單，但是鋁箔屏蔽線的價格比編織網屏蔽線的價格稍高。考慮到線束加工過程中的方便性，現在一般不再使用編織網屏蔽線。

1.2 線種的選擇

根據汽車產品應滿足目標市場的標準要求選擇合適的線種，目前主要線種有德標、日標、美標和國標。由于日標電線用的比較廣泛，下面主要介紹一下日標線的結構。

1）日標汽車用薄壁絕緣低壓電線的種類及其代號如表2所示。

表2 日標汽車用薄壁絕緣電線種類及其代號

其中，1型薄壁絕緣電線的結構如表3所示；2型薄壁絕緣電線的結構如表4所示；3型薄壁絕緣電線的結構如表5所示。

2）日標汽車用耐熱薄壁絕緣低壓電線的種類及其代號如表6所示。

3）日標汽車用耐熱薄壁絕緣低壓電線的結構如表7所示。

表3 1型薄壁絕緣電線結構

注意：當目標市場禁止使用PVC材料時，導線的絕緣層材料應選用XLPE。如沒有相關要求，線束產品中仍可以使用絕緣層材料為PVC的導線。

表4 2型薄壁絕緣電線結構

表5 3型薄壁絕緣電線結構

表6 日標汽車用耐熱薄壁絕緣低壓電線的種類及其代號

表7 日標汽車用耐熱薄壁絕緣低壓電線的結構

2 導線耐溫等級的選擇

根據電線束導線的工作環境溫度，選用不同耐溫等級的電線，參照表2和表6中各種電線的耐溫等級進行選擇。如日本標準導線中的AVSS電線工作溫度80℃，AEX電線工作溫度120℃。乘員艙的電線選用耐溫等級為80℃的導線就能滿足要求；發動機艙線束選擇耐溫等級為120℃的導線就能滿足要求；橫穿上述兩個區域的導線應選用耐溫等級同時滿足兩個區域的溫度要求的導線；經過排氣管等熱源附近的導線應選用耐溫更高的導線，可以通過溫度場獲得該區域的耐溫要求，再從各類型導線耐溫等級確定選用的導線類型。例如，長城CH041（騰翼C30）車型發動機線束上的助力轉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，但是發動機長時間工作，隔熱罩外的溫度也有150℃左右，所以該助力轉向選用耐溫等級非常高的德標線種FLR6Y，德標線種FLR6Y耐溫等級為-65～+210℃。

3 導線截面積的確定

在確定導線截面積時，要考慮電壓降和導線的發熱。

1）用電設備的電流強度為

式中：P——負載功率；UN——額定電壓。

2）導線截面積計算公式為

式中：A——導線截面積，mm2；I——電流，A；ρ——銅導線電阻率， 一般取值0.018 5 Ω·mm2／m；L——導線長度，m；UVL——導線允許的電壓降，V。

3）為避免導線過度發熱，應該檢查電流密度，其公式為S=I／A。

各種電路允許的電壓降UVL及導線的電流密度如表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 電線的電流密度 （額定電壓12V）

當然，還可以通過導線額定電流經驗直接選擇導線的截面積。

汽車上各種電氣設備所用的連接導線，可根據用電設備的負載電流大小適當選擇導線的截面積。其原則一般為：長時間工作的電氣設備可選擇實際載流量60%的導線；短時間工作的用電設備可選用實際載流量的60%～100%之間的導線。同時，還應考慮電路中的電壓降和導體發熱等情況，以免影響用電設備的電氣性能和超過導線的允許溫度。為保證一定的機械強度，一般低壓導線截面積不小于0.5mm2。銅芯導線標稱截面積的允許載流量如表10所示。

例如，一汽森雅車型的蓄電池線采用日標柔軟、耐磨的EB導線，導線規格為15mm2。從蓄電池到起動機的導線規格是這樣考慮的：由于起動機的額定功率P=1.1 kW，起動機在正常溫度起動的電流約為100 A，但是起動機在-40℃時起動非常困難，這時的起動電流大約為350 A，起動機到蓄電池的距離大約為1 m，從表8我們知道，導線允許的電壓降為0.5V， 根據公式A=IρL／UVL=350A×0.0185Ω·mm2／m×1m／0.5V=12.95 mm2。 因為日標的EB導線有9、 10、15、20、30、40 mm2等規格，根據就高不就低原則，所以我們選15mm2。

表10 銅芯導線標稱截面積的允許載流量

4 導線和熔斷絲的匹配

當選定電路的熔斷絲元件后，應確認與熔斷絲元件相連電路的導線規格，選用的原則是導線的電流-時間特性曲線必須高于串接在其內的熔斷絲電流-時間特性曲線。

5 導線顏色的選用

隨著汽車用電設備的增加，安裝在汽車上的導線數量也越來越多，為了便于識別和檢修汽車電器設備，通常將電線束中的低壓線采用不同的顏色組成。根據我國 《汽車電線顏色選用規則》的規定，低壓電路的電線 （標稱截面≤4 mm2）在選配線時習慣采取兩種選用原則，即以單色線為基礎的選用和以雙色線為基礎的選用。

1）以單色線為基礎選用時，其單色線的顏色和雙色線主、輔色的搭配及其代號分別如表11和表12所示。其中黑色 （B）為專用搭鐵線。

表11 汽車用單色低壓線的顏色與代號

表12 汽車用雙色低壓線顏色的搭配與代號

2）以雙色線為基礎選用時，各用電系統的電源線為單色，其余均為雙色。其雙色線的主色如表13所示。當其標稱截面積大于1.5 mm2時，導線只用單色線，但電源系統可增加使用主色為紅色、輔色為白色或黑色的兩種雙色線；對于標稱截面積小于1.5 mm2的雙色線，其主、輔顏色的搭配如表14所示。

表13 汽車各用電系統雙色低壓線主色的規定

表14 汽車用標稱截面積小于1.5mm2雙色低壓線主、輔色的搭配表

6 導線電壓降的計算驗證

導線的選擇工作在工程設計結束時并沒有完成，因為理論計算的電壓降，與線束裝車后回路中由線束產生的實際電壓降有很大的差異。因此，在線束裝車之后，需要測量回路的實際電壓降，以驗證導線設計是否正確。

受電壓變化影響較大的負載主要是燈具。對于燈具來說，一般電壓在13～13.5V（各個廠家的燈泡會有差異）是正常的范圍。如果電壓過小，會導致燈具不夠亮；而如果電壓過大，則會嚴重影響燈具壽命。因此，線束裝車后，需要測量幾種典型工況下燈具兩端的電壓。

例如：①怠速，只打開燈，其它負載不工作時，測量并記錄燈具電壓；②怠速，打開燈及其它重負載時，測量并記錄燈具電壓；③發動機轉速1 500～2 000 r／min，打開燈及其它重負載時，測量并記錄燈具電壓。

分析測量的數據，如果不能滿足燈具的電壓要求，則需要根據實際情況調整導線的設計。比如，用增加線徑的方法減小電壓降，或減小線徑、增加導線長度的方法增大電壓降。