汽車線束回路設計中的選型原則

路 明

（一汽豐田技術開發有限公司， 天津 300457）

1 汽車線束簡述

從功能上來講，汽車線束是汽車電路的網絡主體，連接汽車的電氣設備并使之發揮功能。

從構成上來看，線束編成的形式基本上是一樣的，都是由電線、聯插件和包裹膠帶組成，它既要確保傳送電信號，也要保證連接回路的可靠性，向電氣設備供應規定的電流值，防止對周圍電路的電磁干擾，并要排除設備短路。

全車系統一般有動力系統、制動系統、照明系統、多媒體系統等。所有系統的回路構建成整車網絡。線束是汽車電路的網絡主體，連接汽車的電氣電子部件并使之發揮功能。由于回路很多，需要選擇的線束零部件的數量就很多，零部件之間的搭配對于汽車安全就很重要。本文探討的就是這部分內容。

2 汽車線束設計主要內容

首先，我們從基礎回路上談起，圖1為車輛接近系統（VAS） 的原理圖。

圖1 VAS系統原理圖

從電源開始，進行梳理。

回路1：電源→熔斷絲。

回路2：熔斷絲→控制器。

回路3：控制器→喇叭電源回路。

回路4：喇叭搭鐵線→控制器。

回路5：控制器→搭鐵線。

回路6、7：CAN線控制。

根據以上回路進行實物拆分，大致分成：熔斷絲、電器端連接器/端子、線束端連接器/端子、電線。

那么當電氣設備流經電流已知的情況下，如何選擇合適的回路器件即為本論文的中心。

3 選型原則

3.1 端子

3.1.1 母端子

一般來說，公端子都設置在設備端，由設備的電氣性能來選定型號。與設備端對接的母端子，一般與公端子組合使用，不需另行選擇。而線束對接用公母端子的選擇，首先要知道流經回路的電流值。

常見寬度0.64mm的端子容許電流值一般為3A以下。電流值較小的回路，一般選擇0.64mm端子即可 （圖2）。而電機等設備作動電流值較大，一般選用0.64mm、1.0mm或以上端子。端子的容許電流值與針腳數量、電線尺寸、通電時間、使用溫度等有關，需要查詢端子的圖紙進行選擇。

圖2 泰科官網0.64mm母端子圖例

上述內容為端子尺寸選擇。確定端子尺寸后，還需考慮是否需要鍍層。常用的鍍層舉例：氣囊系統在電流比較小時需要使用鍍金端子保證安定性。

3.1.2 公端子

除去設備端，在線束對接部分也有公端子，此時的公端子選擇詳情同母端子。

3.2 連接器

在基本選定端子后，對于連接器的選擇，需要考慮是否需要防水、孔位數等。孔位數會影響電流衰減系數和插拔力等，這些需要在實際選型中反復驗證。

3.3 熔斷絲容量的選擇

熔斷絲是為了保護設備，其主要是起過載保護作用。電路中正確安置熔斷絲，熔斷絲就會在電流異常升高到一定的高度和熱度的時候，自身熔斷切斷電流，保護電路安全運行。所以需要看下游的設備流經熔斷絲的電流來確定熔斷絲的容量。考慮熔斷絲的耐久特性的情況下，如圖3所示，總額定電流應小于熔斷絲容量的70%作為初選條件。除此之外，還需要考慮是否有突入電流、振蕩電流等。根據實際電流情況考慮熔斷絲的耐久特性。

圖3 太平洋熔斷絲官網中熔斷絲I2T特性圖

3.4 電線

3.4.1 線種

電線的線種需要考慮是否需要耐熱、是否需要雙絞線或屏蔽線等特殊線種、是否用在彎曲部位等。在考慮以上特殊需求后，選擇相應材質。

3.4.2 線徑

在電源回路中 （例圖1中回路2），熔斷絲容量確定后，進行電線的尺寸即粗細的選定。

如圖4所示，電線的發煙特性曲線應在熔斷絲的熔斷特性曲線之上，這樣在短路的情況下，熔斷絲才可以先熔斷。

圖4 熔斷絲和電線的關系

而在非電源回路 （例圖1中回路3） 中，由于沒有熔斷絲直接按照回路電流值選擇相應電線尺寸。

例如在20℃下，0.35mm2一般電線容許電流值為9A。容許電流值隨溫度升高會降低，70℃時降至約3A，所以需要按照車輛實際使用位置進行選擇。

電線的尺寸從0.13mm2起，常用的電線為0.35mm2、0.5mm2、 0.75mm2、1.25mm2、2.00mm2等，按照實際電流值與各生產廠商的電線產品手冊進行選定。

3.4.3 線色

通常按照產品手冊進行選擇，無特殊要求。

作業性方面，在同一個插接件內盡量避免使用同線徑用色相鄰，防止作業時誤插入或維修時誤識別。

3.5 整體回路選型原則

上文中提到了很多實物選型的基本方法。但其實回路中各零件的選擇不是分塊的，而是整體的。在電源回路中，熔斷絲的存在實際上是保護整條回路不發生問題，所以熔斷絲一定在回路中是最弱的。

上文提到的內容：通過熔斷絲的熔斷特性和電線的冒煙特性曲線選擇出來的電線，需要與回路中各個端子進行壓接匹配。而這時候端子容許電流非常有可能小于熔斷絲的容量。此時，在發生短路的情況下，端子的壓接部位由于比較弱，在熔斷絲熔斷之前就燒壞變形了，熔斷絲也失去了保護功能。例如：15A熔斷絲/0.5mm2電線/0.64端子的組合情況。因此在最終零件選定后，要進行回路檢查，確保類似這種情況不會發生。

在非電源回路中，按照上述的內容選擇了端子和電線，均是容許電流之上的。由于沒有電源接入，即使短路也不會有大電流接入，則不需要上述檢查。

4 結論

全車回路少則幾百條，多則幾千條。好的回路設計是：任何情況下所有回路都不會發生問題，但這是很難達到的。即使有熔斷絲的存在，有些回路由于不恰當的零件選型，產生不適當的搭配，最終可能導致發生冒煙、燒壞等可怕的后果。所以設計師在單個回路中按照方法逐一選型后進行驗證，才能保證每條回路的安全。

另外，選用過剩線徑、線種或是大尺寸端子可以保證一些回路的安全，但這樣會不利于成本降低和輕量化。所以適宜的零件選型既能保證回路安全，又能降低成本和輕量化。