淺析汽車線束導(dǎo)線的選型設(shè)計(jì)

劉有志

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

淺析汽車線束導(dǎo)線的選型設(shè)計(jì)

劉有志

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

較系統(tǒng)地對目前導(dǎo)線在汽車線束上的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行探討和分析，包括導(dǎo)線的選型原則、約束條件、試驗(yàn)驗(yàn)證等做了詳細(xì)論述，為汽車電氣設(shè)計(jì)人員提供參考。

導(dǎo)線；絕緣；選型

CLC NO.:U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-30-03

前言

隨著人們對汽車安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性的要求不斷提高，車型也不斷隨之升級，電氣電子裝置在汽車上被不斷應(yīng)用，汽車信號的傳輸容量在急劇膨脹，汽車電線電纜的用量也在成倍增長。一般來說，一輛普通汽車的用線量在 500m左右，較好的汽車在1km以上，而高檔轎車則在2km以上。

整車廠的電氣設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)線束時對多數(shù)導(dǎo)線一般采用選型設(shè)計(jì)，即選擇滿足電氣功能需要成熟供應(yīng)商的成熟產(chǎn)品。本文主要對插接件如何進(jìn)行選型設(shè)計(jì)過程中需重點(diǎn)考慮的問題進(jìn)行了分析，如選型原則、約束條件、流程等，對具體案例進(jìn)行了分析，以求整車線束理論設(shè)計(jì)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的較好融合。

1、概述

電線束在整車中的作用是將電器系統(tǒng)的電源信號和數(shù)據(jù)信號及傳遞和交換，實(shí)現(xiàn)電器系統(tǒng)的功能和要求。在汽車的電線束的設(shè)計(jì)中，導(dǎo)線是通訊主體，導(dǎo)線選型需滿足整車通訊功能、可靠性要求。

1.1 導(dǎo)線分類

汽車使用導(dǎo)線按用途主要分為三種類型：

低壓線：一種廣泛應(yīng)用于汽車上的電纜，包括電線和絕緣層；

屏蔽線：主要是為了保護(hù)免受外部信號干擾，應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)闊o線電天線、點(diǎn)火信號線、氧傳感器信號線等；

高壓線：用作汽油發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的導(dǎo)線，這種線包括表面帶有一厚層橡膠絕緣層的導(dǎo)電芯（芯線），橡膠絕緣層主要是防止高壓泄漏。

1.2 導(dǎo)線規(guī)格

導(dǎo)線規(guī)格的選取重點(diǎn)考慮線束所處的環(huán)境和功能。汽車線束的導(dǎo)線通常使用多股絞合銅導(dǎo)線，絕緣皮為PVC絕緣材料。常用的導(dǎo)線種類有日標(biāo)（AVSS等）、國標(biāo)（QVR）、德標(biāo)（FLRY）、美標(biāo)等幾大系列。AVSS（AVS）導(dǎo)線的特點(diǎn)是薄皮絕緣，柔韌性較好；QVR的特點(diǎn)是絕緣皮厚，比較柔軟，延展性好；德標(biāo)導(dǎo)線絕緣皮更薄，柔韌性好；美標(biāo)導(dǎo)線絕緣皮一般為熱塑性或熱固性彈性體，還有經(jīng)過輻照工藝加工的。下圖1為德標(biāo)導(dǎo)線的型號命名規(guī)則，設(shè)計(jì)人員可以此作為選型依據(jù)。

2、導(dǎo)線選型

整車線束設(shè)計(jì)階段重要一環(huán)就是所用導(dǎo)線如何選型，下面作重點(diǎn)詳述。

2.1 導(dǎo)線選型設(shè)計(jì)輸入

導(dǎo)線是線束的主體部件，導(dǎo)線的性能直接決定著線束整體的性能，而且對全車的電器穩(wěn)定性、安全性起著決定性的作用。

導(dǎo)線選型時，通常需輸入以下信息:

2.1.1 布置位置：根據(jù)零部件設(shè)計(jì)方案，確認(rèn)導(dǎo)線的具體走向及布置位置，如發(fā)動機(jī)缸體上，發(fā)動機(jī)艙內(nèi)，底盤，室內(nèi)，室外等環(huán)境，然后根據(jù)布置位置環(huán)境，確認(rèn)溫度、濕度、振動、防水、防塵、房油污、抗干擾等；

2.1.2 根據(jù)導(dǎo)線的布置位置及其周邊環(huán)境條件，選取合適規(guī)格的導(dǎo)線，如：耐高溫等級、耐磨等級、耐燃油等級等；

2.1.3 根據(jù)各分組電氣參數(shù)輸入表（線對零部件）或線束設(shè)計(jì)方案（線對線、線對電器盒），計(jì)算并確認(rèn)負(fù)載或回路的工作電流，并根據(jù)工作電流及回路長度選取載流量（線徑）合適的導(dǎo)線；

2.1.4 確認(rèn)其他要求，如用于特殊回路（高頻通訊、CAN回路、ABS回路、高清視頻通訊回路）的導(dǎo)線，應(yīng)考慮使用專用導(dǎo)線，如：雙絞線、同軸電纜、HDMI纜線等。

2.2 導(dǎo)線選型設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)要求主要參照下列十項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行：

① 在發(fā)動機(jī)艙、排氣尾管等高溫區(qū)域附件的回路，其導(dǎo)線的耐高溫等級選取需要滿足周邊環(huán)境要求；

② 根據(jù)配置及用電器功率、結(jié)合回路電流的大小，合理選擇導(dǎo)線；

③ 在底盤、離地高度較小或者抖動頻繁的零部件等惡劣環(huán)境下的導(dǎo)線，由于濕度偏大且存在著很多腐蝕性氣體和液體，因此導(dǎo)線選型時要考慮其絕緣壁的耐腐蝕性能、耐磨性能等；

④ 嚴(yán)禁在同一接插件內(nèi)使用相同顏色的導(dǎo)線；

⑤ 基于汽車的輕量化，建議優(yōu)先選取薄壁或者載流量相同而線徑較小的德標(biāo)導(dǎo)線；

⑥對于要求性能較高的安全氣囊、ABS、ECU等回路，應(yīng)優(yōu)先選用帶有屏蔽層的導(dǎo)線提高通訊性能以保證安全可靠性；

⑦ 對于要求性能較高的安全氣囊、ABS、ECU等回路，應(yīng)優(yōu)先選用帶有屏蔽層的導(dǎo)線提高通訊性能以保證安全可靠性；

⑧為節(jié)約成本，安全等級較低的用電設(shè)備盡量選擇滿足其性能要求的國產(chǎn)件；

⑨插接件的公端和母端須采用同一廠家生產(chǎn)的同類型號的插接件；

⑩駕駛室內(nèi)可選擇非防水型護(hù)套,發(fā)動機(jī)艙及底盤線束全部采用防水型護(hù)套。

3、導(dǎo)線選型流程及約束條件

導(dǎo)線的選型需考慮諸多因素，但是首要需遵循平臺化及可靠性原則。對于電器借用件和沿用件，確認(rèn)前期市場無質(zhì)量問題后，可直接按電氣參數(shù)輸入需求在輕、重卡插接件庫中進(jìn)行選擇。對于新開發(fā)或新選型的接插件，可參照以下流程：

3.1 規(guī)格選型

1）根據(jù)汽車配置的需求和不同的工作環(huán)境選取適當(dāng)類型的導(dǎo)線，下表為部分規(guī)格導(dǎo)線的適用范圍，可作為線束設(shè)計(jì)者的參考。

表1 導(dǎo)線規(guī)格及適用范圍

3.2 線徑選型

導(dǎo)線線徑根據(jù)以下原則進(jìn)行選擇計(jì)算：

1）根據(jù)電器件功率的大小計(jì)算流通導(dǎo)線的電流；長時間工作的電氣設(shè)備可選用實(shí)際載流量 60%的導(dǎo)線；短時間工作的用電設(shè)備可選用實(shí)際載流量60%-100%之間的導(dǎo)線。

2）根據(jù)不同的工作環(huán)境和溫度大小適當(dāng)改變導(dǎo)線的截面積。

3）根據(jù)導(dǎo)線的走向、插接件的數(shù)量（即電壓降的大小）適當(dāng)改變導(dǎo)線的截面積。

4）導(dǎo)線截面積的計(jì)算

表4 雙色導(dǎo)線顏色與代號對照表

式（1）中：I—電流（A）；P—電器件功率（W）；U—電壓（V）；A—線徑（mm2）；ρ—銅電阻率（約為0.0185Ωmm2/m）；L—導(dǎo)線長度（m）；Ud—允許最大的電壓降損失。

或者經(jīng)驗(yàn)公式（不同廠家有不同標(biāo)準(zhǔn)）。

5）查閱日標(biāo)導(dǎo)線各種規(guī)格下導(dǎo)線截面積與承受最大電流之對照表，見下表。

表2 導(dǎo)線截面積與承受最大電流之對照表

3.3 顏色選型

1）導(dǎo)線的顏色和代號符合下表的規(guī)定。

表3 單色導(dǎo)線顏色與代號對照表

2）導(dǎo)線顏色依據(jù)使用需要，分為單色和雙色兩種。

3）單色導(dǎo)線的顏色代號符合表3規(guī)定。

4）雙色導(dǎo)線的顏色代號符合表4規(guī)定。

5）優(yōu)先選用單色，再選用雙色。

3.4 校核及試驗(yàn)

1）因?yàn)閷?dǎo)線本身具有阻抗，導(dǎo)線越長阻抗越大，當(dāng)導(dǎo)線過長后，即使回路短路，電壓由于被導(dǎo)線所分擔(dān)，會導(dǎo)致短路電流過小而不能快速熔斷保險(xiǎn)絲，導(dǎo)線就會持續(xù)發(fā)熱產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。因此在設(shè)計(jì)線束時需要考慮導(dǎo)線限長的概念；2）通過整車線路安全測試（CPT），即為通過對整車線束回路在電器件各種運(yùn)行工況下的電壓、電流測試，實(shí)踐校核整車線束、電器件的匹配合理性及安全性。主要包含：單負(fù)載試驗(yàn)，全負(fù)載試驗(yàn)，短路試驗(yàn)，靜態(tài)電流測試。

3.5 導(dǎo)線的性能

插接件的基本性能可分為三大類：即機(jī)械性能、電氣性能和環(huán)境性能，插接件試驗(yàn)大綱具體內(nèi)容按照《QC/T730 汽車用薄壁絕緣低壓電線》執(zhí)行，試驗(yàn)要求如下圖2：

4、結(jié)束語

通過以上分析我們可以看出，整車線束系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而導(dǎo)線件如何選型更是需要多方面考慮。導(dǎo)線的合理選擇，線束重量會得到降低，成本得到優(yōu)化，也會提高汽車的安全性。注意文中僅是列舉導(dǎo)線選型的重要環(huán)節(jié)進(jìn)行探討，而設(shè)計(jì)過程中往往出現(xiàn)許許多多意想不到的問題，只要通過不斷的總結(jié)和經(jīng)驗(yàn)積累，特別是一些QC、DFMEA等質(zhì)量工具的使用，就一定會使線束系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到一個新的高度，從而推動自主品牌產(chǎn)品品質(zhì)走向世界前列！

[1] 汽車電器 汽車電器雜志社 2001.

[2] JASO D618 汽車零件-低壓電線的試驗(yàn)方法.

[3] 王啟瑞：汽車電氣及電子設(shè)備 合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社 2000.

[4] 秦明華：汽車電氣與電子技術(shù) 北京：北京理工大學(xué)出版社 2003.

Commercial Wiring Connector Design Research

Liu Youzhi
(The center of technology of Jianghuai Automobile Co., LTD Anhui, Heifei 230601)

Systematcally for the design and application of wire harness in the were discussed and analyzed, including the principle of type selection of conductor, constraint condition and test are discussed in detailed, provide reference for auto electrical design personnel.

wire；insulation；Selection

U462.1

A

1671-7988(2015)05-30-03

劉有志，就職于江淮汽車技術(shù)中心，從事汽車電器設(shè)計(jì)工作。