淺析汽車導線發熱原因與配電原則

張永學，趙尊章

（鄭州交通職業學院，鄭州 450062）

1 現代汽車輸電與配電系統組成及要求

現代汽車輸電與配電系統主要包括五個部分：由導線電纜等組成的電網；使電源、用電裝置以及導線本身免遭短路或過載損壞的保護裝置；控制用電裝置的各種開關、按鈕和電器；各種電路接頭、中央接線板、濾波器和其他輔助器件；電子控制單元控制的執行器及其他元器件等。

對輸電與配電系統的要求：安全可靠，在規定的條件下能不間斷的工作；供電質量高；便于維護使用；可靠性好，局部電網損壞不影響其他電路的工作；互換性好，換件簡單方便；重量輕；電磁干擾小，電磁兼容性好：造價低。

2 現代汽車用電裝置與電網連接原則

1）各用電裝置都必須與饋電線（由電源端向負載端敷設的線叫饋電線）相接，以便從電網取得電能。為了減少導線的數量和電網重量，同一條饋電干線上可以并聯幾個用電裝置。但是，一條饋電干線上連接的用電裝置越多，其工作可靠性越差。

2）一條饋電干線上可以連接何種性質的用電裝置，選擇時必須考慮以下幾點；各用電裝置對車輛的重要程度；這些用電裝置容許的電壓降是否相同；用電裝置的功率、安裝位置、工作特性及其用途使用時機等。

3）對汽車正常工作影響教大的用電裝置，不宜與一般用電裝置共用一條饋電干線，否則后者發生短路故障時就會使前者失去工作能力。

4）耗電裝置容許的電壓降不同，不應連接在一條饋電干線上。例如：起動機在啟動瞬間電壓急劇降低，連接在同一饋電干線上的照明燈的亮度將明顯不足。

5）功率相差懸殊的用電裝置不應連接在一條饋電干線上，以便能夠恰當選擇保護裝置。安裝位置相距較遠的用電裝置不應連接在一條饋電干線上，以減少導線長度。工作性質不同的用電設備不應連接在一條饋電干線上。

6）需要相互配合工作的用電設備，不要連接在一條饋電干線上，例如：通信儀表系統照明燈與駕駛室照明燈如果共用一條饋線，當其中一個短路，另一個也不能工作，影響開車者觀察通信儀表系統。

3 現代汽車的導線與線束

3.1 車用導線

隨著現代汽車技術的不斷發展，用電設備大量增加，正確選用汽車導線，保證汽車行駛安全，已經變得越來越重要。

汽車電器設備的連接導線，按承受電壓的高低，可分為高壓導線和低壓導線兩種。低壓導線按其用途分,又有普通低壓導線和低壓電纜線兩種。汽車充電系統,儀表、照明、信號及輔助電氣設備，均使用普通低壓導線；而起動機與蓄電池的連接線、蓄電池與車架的搭鐵線等則采用低壓電纜線。高壓線主要用于點火線圈高壓輸出線及分電器蓋至發動機各缸火花塞上的高壓分線。

3.2 低壓線的特征

1）橫截面面積。低壓導線的橫截面積是根據用電設備的工作電流來選擇的。為保證導線的強度，汽車用導線的最小橫截面積不應小于0.5mm2。連接蓄電池與起動機之間的導線、蓄電池搭鐵線要通過大電流（500～1000A），其截面積為35～70mm2之間。

2）導線的顏色和代號 。導線的顏色和代號應符合表1的規定。為了便于安裝、維修，低壓導線的就、絕緣層外表面常用不同的顏色加以區分。截面積在4mm2以上的采用單一顏色（允許通過電流不小于25A）；4mm2以下的采用雙色；各種汽車電器的搭鐵線應選用黑色導線，黑色導線除作搭鐵外，沒有其他用途；導線顏色的標注 ：導線顏色的標注采用顏色代號表示，如單色導線，顏色為紅色，標注為 “R”； 雙色導線，第一色為主色，第二色為輔助色，主色為紅色，輔助色為白色，標注為“RW”。

表1 汽車常用導線顏色與代號

3）高壓線，高壓導線其工作電壓在1.5kV以上，但所通過的電流較小，因此它的絕緣層很厚，線芯截面較小。

3.3 線束

汽車上的電源和各種電氣零件通過線束來實現電路物理連接，線束分布遍布全車。如果把發動機比作汽車心臟的話，那么線束就是汽車的神經網絡系統它負責整車各個電器零件之間的信息傳遞工作。隨著人們對舒適性、經濟性、安全性要求的不斷提高，汽車上的電子產品種類也在不斷增加，汽車線束越來越復雜線束的故障率也相應增加。

線束用機織線或塑料粘帶包裹，出于安全、加工和維修方便，機織線包裹已經淘汰，現在是用粘性塑料膠帶包裹。線束與線束之間、線束與電氣件之間的連接，采用聯插件或線耳。聯插件用塑料制成，分有插頭和插座。線束與線束之間用聯插件相接，線束與電氣件之間的連接用聯插件或線耳。 隨著汽車功能的增加，電子控制技術的普遍應用，電氣件越來越多，電線也會越來越多，線束也就變得越粗越重。因此先進的汽車就引入了CAN總線配置，采用多路傳輸系統。與傳統線束比較，多路傳輸裝置大大減少了導線及聯插件數目，使布線更為簡易。

4 汽車導線的發熱及其允許電流密度

一般情況下，導線是通過對流、熱輻射以及熱傳導等方式將本身的熱量散發出去的。其中主要是通過對流方式散出（約占總熱量的80～90%），其余大部分通過熱輻射作用散出。從理論上近似分析導線在長期負載中的發熱量，得到在此條件下導線的允許電流密度

β——導線表面向周圍介質散熱的系數；

ζ——允許升溫；

ρ——導線材料的電阻率；

d——導線直徑。

由式（1）可知，導線的允許電流密度與導線直徑d有關，當導線直徑增大時，允許電流密度將下降。因此較小截面積的導線（與較大截面積導線相比較）允許有較大的電流密度。根據此道理，有些干線不用單根而用幾根并聯的導線，這樣既可滿足導線負載要求，又可減輕導線重量，便于安裝敷設，還能提高電網的生命力。由式（1）還可知，導線的允許電流密度J與散熱條件β有關。

實際上被電流加熱的導線對周圍介質的散熱系數很難準確獲得，這給計算分析帶來了很大困難。例如，車輛上，大部分導線都集合成線束，由于相鄰導線的影響，它們的溫度對于周圍介質溫度的溫差，顯然要大于敷設的情況。線束中各導線的發熱情況也是不同的，線束中心的導線溫升最大。由于線束由若干條導線組成，它們的截面積往往也有差異，如此等等。除此之外，導線絕緣材料的性能，對導線中電流密度的選擇也有應響，絕緣材料性能好的導線，電流密度可選擇大些。

因此式（1）僅概略地提供了一些對導線發熱有影響的因素。實際選擇導線截面積時，是根據發熱理論和試驗結果而制定的“導線允許負載表”。該表確定了不同型號和不同截面積的導線在車輛上不同的工作條件下的允許電流值。表2所列為車輛用導線簡明數據，僅供參考。

表2 不同橫截面導線允許的電流值

同截面積的汽車用導線允許負載的電流值可以比表2中的規定略大。對于功率很小的用電裝置，倘若根據工作電流的大小來選擇導線，其截面積太小，機械強度差。因此汽車所用導線的截面積至少不得小于0.5mm2。

5 汽車導線發熱引起的危害原因

據統計，在1999～2007年發生的機動車火災中，由電氣故障引發的火災占40.14%。在電氣線路及電氣設備上由于各種不同原因，使電氣線路相接或相碰，電流突然增大，超過導線正常工作發熱量，造成電氣設備故障發熱或將絕緣層引燃起火。汽車電氣故障引起火災的主要原因有：

1）選用絕緣電線、電纜時，不根據機動車本身的具體環境和特定條件要求選擇，使電線受到振動、腐蝕、超負荷或局部高溫影響而失去絕緣能力造成短路起火。

2）機動車電器線路強度不夠，配線不合理，在長時間摩擦或突然的機械力作用下斷落造成短路起火。

3）工作人員不按規定亂接、亂拉電線造成的短路，例如，司機安裝防盜報警系統時，如果不按規定操作，往往會破壞汽車本身的線路，造成線路故障，從而引起火災。

4）在電氣線路之間、電氣線路與用電設備及其它接插件連接處，由于表面接觸松動、腐蝕、安裝松動或行使過程中的顛簸，造成接觸電阻過大，使局部過熱而引起火災。

5）電氣線路短路起火，短路瞬間放電發熱相當大，能燒毀絕緣，使導線金屬熔化，引起火災。

6）電氣線路過負荷，一般導線最高允許溫度為65℃，長時間過載導線溫度就會超過這個允許溫度，會加快導線絕緣老化、損壞，引起火災。

6 結束語

綜上所述，進行汽車電路維修和改裝時，首先考慮汽車電路配電原則和連接原則。不同的車型，電路的走線方式不盡相同，但配電原則和連接原則基本是一樣的，也就是說，不同車型的電路存在共性，也存在差異，在改裝和維修電路時，既要掌握共性的地方，也要熟悉不同的地方。不能隨便更改道汽車導線的配電原則和連接原則。其次，要考慮用電設備（如音響、燈光等）的功率、供電電流與電源功率、線束線徑、允許最大電流值相匹配，避免小馬拉大車的現象發生。第三，要考慮線路連接的可靠性，盡量使導線或線束遠離發熱體和易磨損、振動較大的地方。第四，要注意選用正規廠家生產的導線和線束，以保證質量。

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