淺析汽車線束設計對汽車安全性的影響

劉錦文

（深圳市藍晟電子有限公司，廣東 深圳 518000）

一、前言

隨著科學技術的飛速發展，汽車設備也越來越完善。不可規避地是由于電子系統在汽車上的廣泛應用讓線束愈來愈復雜，并且對于電路和部件的使用愈來愈多。它提高了電路設計和維護的難度以及線束的復雜性，從而使整個電氣和電子系統的可靠性的質量下降。汽車連接器用于連接汽車電路的連接點，它是汽車的重要組成部分。其質量直接影響電力或信號的傳輸效果。連接器燒蝕是一種常見的故障模式。它指的是在使用連接器期間護套熔化和燃燒的現象，這導致連接器功能的喪失。

在整輛汽車電路系統上來說，由于其設計的不合理或者是其可靠性未能使客戶滿足，這就使得整輛汽車的電路系統出現各種各樣的問題，就會引起車輛的自燃至起火等非常嚴重結果。在機動車火災事故上，經消防部門的統計，接近90%的火災事故是由汽車自燃引起的。汽車自燃現象不僅給人和車還給社會進步帶來了很大對的安全隱患。汽車電路的故障是導致車輛自燃的主要因素之一。因此，車輛電路系統的設計尤為重要。通過對汽車線束自燃因素進行深度剖析，分別對整輛汽車電路設計過程中的導線匹配設計和熔斷絲進行相關的闡述。

二、線束燒蝕原因分析

（一）過載

線束過載是指線路或組件過載，其固定額定值超過負載，導致線束電流過大，導致電氣設備發熱。電路線路長時間超載就會使線束的絕緣性能降低，這就會使汽車設備或電路短路以至于廢棄。

（二）短路

短路意味著電流不流過通過導線直接連接的電器（稱為閉環），就等于電源兩極之間的直接連接。電源在短路時，有一個非常重要的物理現象，就是使得局部電路上的相關電流非常大，相應的導體溫度就會升高，當情況嚴重時，可能會引起汽車自燃。

（三）熔斷器與線路匹配影響

保險絲的選擇應與電路的線徑進行相關的匹配，并合理布置保險絲的位置，不然電路的保護功能就會丟失。

（四）連接器自身因素

在連接器本身組成上的因素來說，連接器作廢的原因有三個方面的影響：產品密封，端子的載流能力和材料選擇。

三、熔斷器在車輛線束設計中的作用

（一）熔斷器作用

保險絲主要的功能是保護汽車電路。它的功能主要是對汽車的電路和電器進行深度保護，避免電流超載和由此引起的短路現象、接線或汽車電氣設備的燃燒、電氣過熱和起火。

（二）熔斷器工作原理

保險絲是一種保護電路的元件，當汽車電路的電流超過其最大電流和時間承受值時，可以即時使電路發生斷開行為。保險絲中的熔片或熔絲由具有高電阻率的易熔合金或具有小橫截面積的良導體制成。當汽車設備工作正常時，保險絲中的熔絲或熔片不會有任何不良現象發生。只要汽車設備超出電路負荷時，其熔片或熔絲就會立刻斷開，從而使電路和電器設備得到保護。因此，如何合理地匹配保險絲和電線在確保汽車電路故障的安全駕駛和快速診斷方面起著重要作用。

四、熔斷絲及導線匹配原則

電氣保險和導體的選擇過程如下：首先，根據負載的額定功率計算負載電流，然后在除以一定的負載余量率，之后再選擇保險容量，然后根據保險規模和環境溫度進行導線的選擇。

五、解決方法

汽車連接器通常由護套和端子組成。端子是連接器的核心組件，負責提供對電信的訪問，并在聯系接口處形成可靠的聯系。護套負責固定終端，并為終端提供機械和環境保護。通過分析現有線束插件故障的原因，根據問題點進行護套和端子結構進行插件滿足線束的性能要求的確認。

（一）導線材質及線徑選擇。

在確定熔絲容量之后，可以首先進行計算和選擇線直徑。首先已知數據確定環境溫度，再根據導線的環境溫度確定導線的材質，根據電線電流容量線束減低系數來進行所需導線材質的確定。

（二）材料選擇問題

護套和端子時組成汽車連接器的主要部件，所以，其相關材料的選擇也應該以選擇護套和端子的材料為主。端子材料選擇不當可能導致接觸問題，最終影響導電性，或端子本身不能滿足導電性要求。如果沒有正確選擇護套材料，可能會出現絕緣，耐電壓和耐溫等問題，使連接器不能滿足使用要求。

（三）端子的材料選擇

在選取端子的材料時，應該需要將實現功率或信號傳輸的能力考慮進去，也就是材料的導電性能。關于動力傳輸，應采取具有高導電性能的材料，這樣就可以抑制大量的焦耳熱的產生。關于信號傳輸，采取高導電功能的材料可以使汽車電路中的電壓損失達到最低。當汽車連接器用于不同的環境時，由于環境溫度通常變化很大，當環境溫度高時，對連接器端子材料的抗應力松弛性的要求很高。

（四）護套材料選擇

汽車連接器護套的常用材料有聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT），聚酰胺等。在進行護套材料的選擇時，應對護套的主要功能進行考量，即對其絕緣性和耐腐蝕性（終端的固定和保護）。關于在高溫環境下工作的連接器，考慮的應該是護套材料的耐熱性。

通常，普通材料的護套的絕緣性能夠經過準確的設計來盡量的滿足連接器的使用要求。利用連接器的應用環境來進行耐腐蝕性的選擇，而耐溫性的選擇應以環境的溫度水平為準。當由于護套材料選擇不當導致連接器燒蝕時，護套材料的耐熱性失效是主要原因。在實踐中，汽車線束設計通常選擇利用由連接器制造商限制的額定電流的端子。當端子在發動機艙等高溫環境下使用時，由于載流量的變化會引起異常加熱，最終導致鞘管燒蝕甚至汽車燃燒事故。對于大電流的情況，應考慮連接器的溫升，并應根據溫升曲線確定端子的載流量。

六、結束語

通過本文可以看，汽車線束的被動保護一直是依靠保險絲和連接器自身組成，但保險絲和連接器自身組成有著局限性。在汽車行業中，隨著CAN網絡和電力電子技術的應用和發展，利用監測電路的電流、電壓和絕緣數據處理數據的智能分配模塊將日趨成熟和普及。線束故障報警和故障診斷功能系統的完善，使故障診斷變得簡單準確，提高車輛安全性。在汽車線束設計中，應根據電路電流、環境溫度和服務位置的防水要求選擇連接器，以免在使用過程中出現連接器燒蝕現象。