汽車線束一體化的問題及對策

摘 要 隨著我國汽車行業的不斷發展，車輛上電氣部件越來越復雜，汽車也已經從過去的機械結構以及簡單的電路結構發展成了機電一體化集成體。汽車設備接收工作指令和汽車信號都是通過線束來實現的，為了保證車輛電氣系統的使用年限，需要做好線束設計，保證人員和車輛的安全性，本文首先對汽車線束一體化設計存在的問題進行了探討，然后將整車開發和線束系統開發緊密結合起來，取得了良好的設計要求。

【關鍵詞】汽車線束 一體化問題 導線橫截面積

現代化發動機相較于傳統發動機增加了執行元件、傳感器、EUC元件，為了將這些元件的作用充分發揮出來，需要將這些電路元件充分連接起來。一般情況下，這些元件主要是通過線束進行連接的，在汽車電路系統中，線束設計是否合理對電氣設備是否可以正常運轉有著直接的影響。所以，本文首先對汽車線束設計中存在的問題進行探討，然后提出了設計措施進行了探討，取得了良好的設計效果，保證了汽車電氣系統的使用年限和使用安全。

1 線束設計的所依賴的基礎

以整車尺寸和電路原理圖為基礎，準確標出其中的電氣設備是線束設計的重要依據。而電路原理圖則是一種按照功能布局排列的圖形符號，并借助多種符號展現系統和分系統裝置、部件、設備以及軟件等實際電路不同組元件之間存在的連接關系，但是在此過程中并不需要考慮圖形的比例和實際尺寸以及形狀等。而線束的實際長度和走向則是依據車輛的實際尺寸和電路原理圖中電路元件的基本位置；為了提升裝配和檢修的便捷性，與此同時最大限度的降低成本投入和故障幾率，當前全球范圍內絕大多數國家都已經采取了負極搭鐵的方式，對于電路元件的連接都是采取單線制進行。

2 線束設計的一般性原則

2.1 采用不同的導線顏色

鑒于汽車生產及維修過程中的便利，將不同線路元件間的連接導線絕緣層按照不同顏色進行區分。所以，在制造線束之前需要購置各種不同顏色的導線。

2.2 確保導線橫截面積配置的合理性

導線的橫截面積實際是指線芯的橫截面積。在線束設計中，保證導線橫截面積配置的合理性屬于設計的重點考慮方面。而合理性的根據則是用電設備的實際功率，若用電設備的功率較大時，經過其連接導線的電流就大，則宜用橫截面積大的導線；若用電設備的功率較小時，連接其導線的電流就小，則適宜采用橫截面積小的導線。假若采用橫截面積小的導線連接功率大的用電設備，那么因流經導線的大電流會產生出較多的熱量而造成火災，繼而出現短路故障。所以，在線束設計中需要按照用電設備的功率選擇對應的導線橫截面積。

2.3 降低連接導線長度

將用電設備間導線的長度盡量控制到最短程度，不但能夠節省材料和降低成本，而且還可減少設備間的電阻和電壓降，使得用電效率得到顯著提升。所以在進行線束設計時，可按照用電設備間的距離作為導線的長度。

2.4 對導線線束進行包扎保護

當導線的走向和長度確定后還需對其進行包扎，包扎線束的目的在于形成保護的作用。由于汽車行駛的過程中，一些帶有化學物質的泥漿等會飛濺到線束上，從而對線束產生一定的腐蝕作用，另一方面，車身在運動過程中會對線束產生摩擦作用，在這種情況下，如果導線的絕緣層被破壞，那么就會出現短路問題，繼而造成車輛的故障。所以，進行線束的包扎保護和固定具有非常重要的作用。

3 汽車線束的一體化設計

3.1 導線橫截面積的具體選擇

3.1.1 導線必須能夠經受許用電流考驗

導線許用電流即就是導線自身所能承受電流流量的能力。通常情況下，許用電流需要被額定電流超出30%左右，否則在設備工作時，超負荷的電流經過導線就會產生較多的熱量，從而造成絕緣層被燒壞。電源電路在汽車電系中具有極為重要的地位。汽車的電源有兩個：即蓄電池和發電機。只有發電機的輸出功率大于全車電路元件功率總和的情況下，車上的電路元件才能正常工作，此就對發電機連接導線的質量提出了更高要求。

3.1.2 保證導線電壓降保持在合理的范圍內

電壓降指的是用電設備工作過程中，受到導線電阻的影響，使得電流經過導線時遇到阻礙，從而造成部分電量被消耗，繼而造成用電設備終端電壓的下降，在這個過程中電壓的降低值被稱為電壓降。進行線束設計時，若導線長度確定下來之后，那么接著就應考慮終端用電設備的電壓，確保額定電壓保持在需要的范圍內，只有這樣才能保證用電設備的正常工作。若屬于12V的電路系統時，則線路所造成的電壓降應≤0.5V，若屬于24V的電路系統時，則線路電壓降需要控制在≤0.6V的范圍。電壓降如果超出這一范圍，那么用電設備就會因電壓問題不能正常工作。從整車用電設備來看，起動機起動的一剎那所消耗的電量最大，自然形成的電壓降也是最大的。但蓄電池的額定電壓比較有限，有效電壓為12.5V左右，當起動機工作時蓄電池會處于放電狀態，放電電壓只有11.5V左右。由于這時的發電機工作狀態還未正常，所以整車其它的用電設備主要依賴這一電壓進行維持。由此可見，要想保證用電設備在起動機啟動時能夠正常工作，需將電壓降控制在較低的程度。決定導線橫截面積的因素主要是許用電流和電壓降兩個方面。為了更深入的論證導線橫截面積的設計問題，以下就以大燈和大燈線路為例進行論述。已知大燈功率為55W，蓄電池的電壓是12V，導線長度為6m，求出導線的線直徑，具體算法如下。

（1）首先計算出大燈的額定電流，從功率計算公式可以得出額定電流的計算公式是功率與電壓的比值，即為4.58A。

（2）在計算大燈連接導線的橫截面積時，可從電阻率公式和歐姆定律推算出大燈導線的額定橫截面積，然后將銅的電阻率以及計算出的額定電流數值、導線長度和電壓降的具體數值換入相關的計算公式，之后就能得到大燈導線橫截面積數據。

（3）非常完整的大燈導線橫截面積計算值還需考慮到導線端子和開關等部件所造成的電壓降。另外，在開燈瞬間還會增加約30%左右的電量損耗，所以，在實際計算中還應將這些影響數值融入計算公式。

3.1.3 用電設備功率較小時需降低導線的橫截面積

用電設備所需的額定電流是與其功率大小成正比例的，所以，當用電設備功率較小時，其連接導線的截面也要小，但若導線截面過小時，因汽車行駛過程中的震動使得導線極易出現折斷想象，所以，導線截面不能太小。

3.2 對汽車束線材料的選擇

3.2.1 導線材料

有關導線材料的選擇可依據相關標準，選用QVR型銅芯、絕燃的低壓電線。

3.2.2 絕燃層顏色

在選用導線顏色之前，需要對全車導線顏色進行統一設計，負極通常采用黑色導線。針對截面積相同的導線，必須采用多種不同的顏色，以此方便安裝和維修。如果采用顏色相同、截面積相同的導線對不同的用電設備進行連接，那么，在汽車裝配和修理的過程中就極易產生混淆。在具體的導線顏色選擇中可執行我國有關的行業標準。

3.2.3 導線端子

導線端子的表面是需要做防腐處理的，以此預防氧化現象的出現。若用電設備的許用電流達到9A以下時，則需要采用寬度在2～4.8mm范圍的端子。若用電設備許用電流超過10A時，則要用寬度為6.3mm以上的端子。

3.2.4 線束護套

為了方便工作人員進行用電設備的安裝和維修，要求對待同一組線束盡量采用顏色和規格相同的絕燃防護套。重點對經過車身孔處的線束采用防護套措施進行加護，如果忽視這一環節工作，那么當車輛行駛時，就會因車輛顛簸使得導線絕燃層被鈑金割穿，從而出現短路。從另一方面來說，絕燃防護套還能夠低檔高溫、水泥，甚至某些酸性物質等的腐蝕破壞，對待底盤導線的保護可采用阻燃性能與機械性能都比較好的波紋防護套。對于駕駛室的線束宜用耐寒和耐熱性能較好的絕燃塑料膠帶進行包扎。

4 結論

綜上所述，在進行汽車線束設計時，要找出合理的分段點，一般在發動機和駕駛室交界的地方、駕駛室和底盤交界的地方進行設置，在將整車線束劃分成若干段后將分段線圖畫出來，然后將分段線束之間的插件標出來。另外，為了可以便于線束生產，要將各個分段線束對應的走向圖畫出來，圖上要將線束的界截面積、導線數目、導線顏色等標注出來。

參考文獻

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作者簡介

石慶生（1965-），男，湖北省黃石市人。大學本科學歷?，F為廣州瑞立科密汽車電子股份有限公司工程師。研究方向為汽車設計與制造、機電一體化。

作者單位

廣州瑞立科密汽車電子股份有限公司 廣東省廣州市 510630