汽车线束设计及线束用原材料

2007-3-23 15:40:09

汽车线束设计及线束用原材料

——–[转自互联网]

汽车线束是汽车电路的网络主体,没有线束也就不存在汽车电路。随着人们对汽车的安全性、舒适性、经济性和排放性要求的提高,汽车线束变得越来越复杂,但车身给予线束的空间却越来越小。因此,如何提高汽车线束的综合性能设计便成为关注的焦点,而且汽车线束制造厂家不再单纯地搞线束后期设计和制造,和汽车主机厂家联合进行前期开发成为必然的趋势。笔者根据几年来从事线束设计和制造的经验,谈谈线束的一般设计流程和设计原则。

一、整车电路设计

(一)电源分配设计

汽车的供电系统设计是否合理,直接关系到汽车电器件的正常工作与否和全车的安全性,因此世界各国的汽车线束设计出发点基本都是以安全为主。整车电气系统基本上由3个部分组成。

蓄电池直接供电系统(一般称常电或30电)。这部分的电源所接负载一般都是汽车的安全件或重要件,主要目的是在为这些件提供电能时尽量少的加以控制,确保这些件即使汽车发动不起来也能短暂正常工作,以方便到站点维修等。如:发动机ECU及发动机传感器的工作电源、燃油泵的工作电源、ABS控制器的电源、诊断接口电源等。

点火开关控制的供电系统(一般称为IG档或巧电)。这部分电器件基本上是在发动机工作运转的情况下才使用,取自发电机的电源,避免了为蓄电池充电时争电源的可能性。如:仪表电源、制动灯电源、安全气囊电源等。

发动机起动时卸掉负载的电源(一般称为ACC电源)。这部分电器件一般所带的负载较大,且在汽车起动时不必工作。一般有点烟器电源、空调电源、收放机电源、刮水器电源等。

(二)线路保护设计

线路保护就是要对导线加以保护,兼顾对回路电器件的保护。保护装置主要有熔断器、断路顺和易熔线。

1.熔断器的选取原则

发动机ECU、ABS等对整车性能及安全影响大,另外,易受其他用电设备千扰的电器件必须单设熔断器。

发动机传感器、各类报警信号灯和外部照明灯、喇叭等电器件对整车性能及安全影响也较大,但该类电负荷对相互间的干扰并不敏感。因此,这类电负荷可以根据情况相互组合,共同使用一个熔断器。

对于为增加舒适性而设置的普通电器件类的电负荷可以根据情况相互组合,共同使用一个熔断器。

熔断器分快熔式和慢熔式。快熔式熔断器的主要部件是细锡线,其中片式熔断器结构简单、可靠性和耐振好、易检测,所以被广泛采用;慢熔式熔断器实际上是锡合金片,这种结构的熔断器一般串接到感性负载的电路中,如电机电路。

电阻型的负载与电感型的负载尽量避开使用同一个熔断器。

一般根据电器件的最大连续工作电流计算并确定熔断器容量,可按经验公式:熔断器额定容量=电路最大工作电流÷80%(或70%)。

2.断路器

断路器最大的特点是可恢复性,但其成本较高,使用较少。断路器一般都是热敏机械装置,它利用两种金属的不同热变形,使触点开闭或自行接通。新型的断路器,使用PTC固体材料作为过流保护元件,它是一种正温度系数的电阻,根据电流或温度的高低断开或接通。这种保护元件的最大优势是当故障排除后能自动接通,不需人工调节和拆换。

3.易熔线

易熔线的特点是当线路通过极大的过载电流时,易熔线能在一定的时间内(一般≤5s)熔断,从而切断电源,防止产生恶性事故。易熔线也是由导体和绝缘层构成,绝缘层一般为氯磺化聚乙烯材料,因为绝缘层较厚,所以看。起来比同规格的导线粗。

易熔线一般接在蓄电池直接引出的电路中。易熔线的常用的公称截面有0.3mm2、0.5mm2、0.75mm2、1.0mm2、1.5mm2,甚至还有8mm2等更大截面的易熔线。易熔线的导线线段长度分为(50±5)mm、(100±10)mm、(150±15)mm3种。

易熔线应有明显的标志,当其熔断后,其标志仍应存在以便于更换。易熔线的熔断特性如表1所示。

(三)继电器的选取设计

继电器分为电流式和电压式2种。一般根据用电器的功率和开关的承载能力来决定是否选用继电器。常用继电器的设备一般有刮水器、喇叭、除霜、前照灯、雾灯、风扇、鼓风机、转向灯(闪光器)等。继电器分6V、12V、24V3种,常用的继电器额定电压为12V。

选用继电器要参考的技术要求:①可靠性好;②性能稳定;③质量轻、体积小、寿命长,对周围元器件影响小;④结构简单、工艺性好、成本低。

(四)搭铁分配设计原则

发动机ECU、ABS等对整车性能及安全影响大,且易受其他用电设备干扰,所以这些件的搭铁点一定要单设。

对于安全气囊系统,它的搭铁点不仅应单设,而且为了确保其安全可靠,最好采用复式搭铁。其目的是其中一处搭铁失效,系统可以通过另一搭铁点搭铁,确保系统安全工作。

无线电系统为避免千扰,也要单独搭铁。

弱信号传感器的搭铁最好独立,搭铁点最好是在离传感器较近的位置,以保证信号的真实传递。

其他电器件可根据具体布置情况相互组合共用搭铁点。原则是就近搭铁,避免搭铁线过长,造成不必要的电压降。

蓄电池负极线、发动机搭铁线等因导线截面较大,因此一定要控制好线长和走向,减小电压降;为增加安全性,发动机、车身一般要单独连到蓄电池负极搭铁;

搭铁方式:一是通过孔式接头搭铁,此法一定要在接头的尾部烤上热缩管绝缘;二是通过内部短接的护套直接搭铁。

二、线束三维布局走向设计

此流程主要是模拟仿真不同区域的线束走向、直径,考虑线束过孔的密封和保护,模拟线束的固定孔位和固定方式等,如图1所示。三维布线用的主要软件有PRO-E、UG和CATIA等。

三、插接件的选取设计

插接件是线束的核心部件,插接件的性能直接决定着线束整体的性能,而且对全车的电器稳定性、安全性起着决定性的作用。

(一)插接件的选取设计原则

插接件选取要保证与电器件的良好接触,使接触电阻降为最低,提高可靠性,优先选用双弹簧式压紧结构的插接件。

根据导线的截面积和通过电流的大小合理选择插接件。

发动机舱内对接的护套,由于舱内温度、湿度偏大且存在着很多腐蚀性气体和液体,因此一定要选择防水性护套。

在同一条线束中若用同一种护套,其颜色一定要有区别。

基于汽车外观的整体协调性,在发动机舱中应优先选用黑色或深色的护套。

为减少线束对接用护套的种类和数量,优先选用混合型件,使装配固定方便。

对于要求性能较高的安全气囊、ABS、ECU等用的端子插接件,应优先选用镀金件以保证安全可靠性。

蓄电池接头(电瓶夹)内部为锥体,锥度为1:9;电瓶夹的材料为镀锡铜、镀锌铜或铅锑合金。

不同规格的插接件可承载的电流一般如下:1系列,10A左右;2.2或3系列,20A左右;4.8系列,30A左右;6.3系列,45A左右;7.8或9.5系列,60A左右。

(二)插接件原材料(材质)性能分析

1.护套材质(塑料件)

常用的材质主要有PA6、PA66、ABS、PBT、pp等,笔者总结了它们的具体性能差异,见表2。设计插件时可根据不同的需求选择不同的材质,还可根据实际情况在塑料中添加阻燃或增强材料,以达到增强或阻燃的目的,如添加玻璃纤维增强等。

2.端子材质(铜件)

插接件用的铜主要是黄铜和青铜(黄铜的硬度比青铜的硬度稍低),其中黄铜占的比重较大。另外,可根据不同的需求选择不同的镀层。

四、导线的选取设计

(一)导线类型的选择

线束设计选用导线类型重点考虑线束所处的环境和功能。例如:发动机周围环境温度高,腐蚀性气体和液体也很多。因此,一定要使用耐高温、耐油、耐振动、耐摩擦导线;行李厢盖上的导线要在低温下保持其弹性,所以要选用冷弹性导线保证其正常工作;自动变速器上的导线一定要耐高温、耐液压油,其温度稳定性要好;弱信号传感器要用屏蔽导线,例如爆震传感器和曲轴位置传感器、ABS轮速传感器等;门内线耐弯曲性要求高等。

汽车线束常用的导线通常使用多股绞合铜导线,绝缘皮为PVC绝缘材料。线束用导线要有耐温、耐油、耐磨、防水、防腐蚀、抗氧化、阻燃等特性。

汽车线束常用的导线种类有日标(AVSS等)、国标(QVR)、德标(FLRY)、美标等几大系列。AVSS(AVS)导线的特点是薄皮绝缘,柔韧性较好;QVR的特点是绝缘皮厚,比较柔软,延展性好;德标导线绝缘皮更薄,柔韧性好;美标导线绝缘皮一般为热塑性或热固性弹性体,还有经过辐照工艺加工的。可根据用户的需求和不同的工作环境选取适当类型的导线。

(二)计算选取导线截面积

根据电器件功率的大小计算流通导线的电流;长时间工作的电气设备可选择实际载流量60%的导线;短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%-100%之间的导线。

根据不同的工作环境和温度大小适当改变导线的截面积。

根据导线的走向、插接件的数量(即电压降的大小)适当改变导线的截面积。

关于导线截面积的计算,也有一些专家总结出一些经验公式:

I=P/UsA=IρL/Ud

式中:I——电流;P——功率;Us——系统电压;A——导线截面积;Ud——允许最大电压降损失;ρ——铜电阻率;L——导线长度。

或按下面经验公式:

I=A×10+8/2

允许流通电流与导线截面积关系经验理论值(比按上面公式计算值偏大)如表3所示。

五、全车线束密封件(橡胶件)的设计

汽车线束过孔时一般运用橡胶件进行过渡,以起到耐磨、防水、密封等作用。主要分布在以下部位:发动机与驾驶室接口处、前舱与驾驶室接口处(左右共2处)、四门(或有后背门)与车厢接口处、油箱进口处。

常用的材质一般为天然橡胶、氯丁胶、硅橡胶、三元乙丙等。

天然橡胶的特性:具有良好的弹性和机械强度,有优异的耐曲挠性,有较高的撕裂强度和良好的耐寒性。缺点:耐老化性不大好,不耐油和臭氧,易燃。

氯丁胶的特性:耐臭氧、耐热老化、耐油等性能较好,具有难燃性和自熄性;但耐低温性不好。

硅橡胶的特性:耐热性、耐寒性和耐侯性较好;缺点是不耐油。三元乙丙的特性:耐侯性、耐臭氧、耐热、耐腐蚀性、耐酸碱等性能都较好,而且拥有高强度和高伸缩率;缺点:粘接性较差,且弹性没天然橡胶好,耐油性差。

比较而言,三元乙丙的综合性能较好,所以现在汽车线束用橡胶件一般选用三元乙丙材料。

六、全车线束包扎和固定设计

(一)线束包扎设计

线束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蚀、防止干扰、降低噪声、美化外观的作用,一般根据工作环境和空间大小制定以下包扎设计方案。

发动机线束工作环境恶劣,因此全用高阻燃性、防水、机械强度高的波纹管包扎。

前舱线工作环境也相对较差,大部分枝干也用阻燃性好的波纹管包扎,部分分支用PVC管包扎。

仪表线工作空间较小,环境相对较好,可用胶带全缠或花缠。

门线和顶篷线工作空间较小,可用胶带全缠,部分枝干可用工业塑料布包扎;较细的顶篷线可直接用海绵胶带粘在车身上。

底盘线因与车体接触部位较多,因此用波纹管包扎防止线束磨损。

(二)包扎用原材料的性能分析

1.波纹管

波纹管在线束包扎中一般占到60%左右,甚至更多。主要的特点就是耐磨性较好,在高温区耐高温性、阻燃性、耐热性都很好。波纹管的耐温在-40-150℃间。它的材质一般分PP和PA2种。PA材质在阻燃、耐磨方面优于PP材质;但PP材质在抗弯曲疲劳性方面强于PA材质。

2.PVC管

PVC管的功用和波纹管差不多。PVC管柔软性和抗弯曲变形性较好,而且PVC管一般为闭口,所以PVC管主要用于线束拐弯的分支处,以便使导线圆滑过渡。PVC管的耐热温度不高,一般在80℃以下。

3.胶带

胶带在线束中起到捆扎、耐磨、绝缘、阻燃、降噪、作标记等作用,在包扎材料中一般占到30%左右。线束用胶带一般分PVC胶带、气绒布胶带和布基胶带3种。PVC胶带耐磨性、阻燃性较好;耐温在80℃左右,降噪性不好,价格较便宜。绒布胶带和布基胶带材料为PET。绒布胶带的包扎性和降噪性最好,耐温在105℃左右;布基胶带的耐磨性最好,耐温最高150℃左右。绒布胶带和布基胶带共有的缺点是阻燃性不好,价格昂贵。

4.线束固定设计

中央电器盒一般用钢板条、螺栓等固定,或用电器盒本身设计的固定结构直接安装在车身上。

各条线束一般用塑料扎带、扣钩等固定在车身孔内。车身孔大多为圆孔或椭圆孔,一般直径为5mm、6mm、7mm不等。

各条线束间对接的护套一般用护套支架集体固定起来,并安装在车身上。

海狮、MPV等较大车型的车身线长且粗,一般用护板固定在车身上,以降低震动和噪声。

汽车线束设计综述

汽车上的电源和各种电气零件通过线束来实现电路物理连接,线束分布遍布全车。如果把发动机比作汽车心脏的话,那么线束就是汽车的神经网络系统它负责整车各个电器零件之间的信息传递工作。随着人们对舒适性、经济性、安全性要求的不断提高,汽车上的电子产品种类也在不断增加,汽车线束越来越复杂线束的故障率也相应增加。这就要求提高线束的可靠性和耐久性等性能,在这里笔者就汽车线束设计、工艺、生产及检验方面的知识同各位同仁探讨一下。

1 、电气原理图的设计、计算

汽车线束是全车汽车电气原理的物理表现形式,因此应先有电气原理图再有线束图进而根据线束图生产线束,在设计电气原理图前应具备以下条件

1.1 掌握《电气设计任务书》的技术要求和全车电气配置情况;

1.2 根据电气负载功率消耗确定熔断器容量大小,计算导线线径并根据负载工作原理和功能要求进行载荷分配,确定电路的保护方式及确定总保险的容量.

《电气设计任务书》的技术要求和全车电气配置情况是由各个汽车制造厂自己制定的,不再多说。下面重点介绍一下 1.2 的相关内容:

1.2.1 如何确定熔断器容量大小

熔断器按保护形式分,可分为:过电流保护与过热保护。用于过电流保护的熔断器就是平常所说的保险丝。采用熔断器保护电路时,用电设备的最大持续电流应小于熔断器额定电流的 80 %。根据每一路的最大工作电流来选定熔断器的额定电流,其关系式为:熔断器的额定电流 = 每一路的最大工作电流÷ 0.8 。例如:众泰 2008 右前照灯远光灯功率 60w ,稳态最大工作电流 5A ,按此关系式得出熔断器的额定容量为 6.25A ,考虑到安全系数熔断器容量确定为 10A 。对于一些感性原件比如点火线圈、怠速步进电机其瞬时自感电动势产生的峰值电流远远超过正常工作时的最大电流,熔断器可以在短时间内通过很大的峰值电流,因此对于带有感性原件的电路一般不考虑自感电动势产生的电流。

1.2.2 导线线径的确定

在确定导线截面积时要考虑电压降和导线的发热

( 1 )用电设备的电流强度为:

I=P/U N ( P— 负载功率 ; U N — 额定电压)

( 2 )导线截面积计算公式为:

A=I ρ L/U VL ( I– 电流,安培; P— 功率,瓦; A —导线截面积,平方毫米 ; ρ— 铜导线电阻率,一般取值 0.0185 Ω .mm 2 /m ; L– 导线长度,米; U VL — 导线允许的电压降,伏特)

( 3 )为避免导线过渡发热,应该检查电流密度其公式为:

S=I/A

各种电路允许的电压降 U VL 及导线的电流密度如表 1 、表 2 所示

表 1 (额定电压 12V )

电路 导线电压降 U VL ( V ) 整个电路

电压降( V )

备注
发电机 B+ 至蓄电池 0.4 在额定电压和额定功率时的电流
起动机主电缆 0.5 在 + 20 ℃ 时的起动机短路电流
照明电路 0.1 0.1 功率小于 15W
照明电路 0.3 0.3 功率大于 15W
吸引线圈和保持线圈 1.5 1.9
其他电路 0.5 1.5

表2 (额定电压 12V )

导线截面积( mm 2) 30 ℃ 允许连续电流( A ) 50 ℃ 允许连续电流( A ) 允许电流密度( A )
0.35 8 6.5 10
0.5 11 7.8 10
7.5 15 10.6 10
1.0 19 13.5 10
1.5 24 17 10
2.5 32 22.7 10
4.0 42 29.8 10
6 54 38.3 6
10 73 51.8 6
16 98 69.6 6
25 129 91.6 4
35 158 112 4
50 198 140 4
70 245 174 3

1.2.3 进行完上述工作以后,根据电路的性质进行载荷分配同一个负载的不同电路最好共用一路保险,比如:喇叭、喇叭开关、喇叭继电器电源线要用同一路保险;电路性质相似的也可以共用同一路保险,比如:雨刮电机和喷水电机可以共用同一路保险;发动机电子控制器单元、 ABS 电子控制器单元的电源不可与其他电路共用同一路保险。

1.2.4 在设计电路保护方式时应根据负载功率大小和负载工作特    性确定电路采用的保护方式,可以用来保护电路的装置有:熔断器、断电器、易熔线等。对于在平常工作时容易过载的电路不用熔断器,比如窗缝处易结冰,玻璃升降受阻造成电路过载出现大电流,这种电路宜采用断电器保护。断电器有手动复位和自动复位两种,下图 1 所示为自动复位断电器的主视图:

此种电路断电器利用双金属片对过电流起反应的特性,当出现过载或电路故障引起过电流时,双金属片被过大的电流加热而弯曲,触点副随之张开。此时,电路断开电流不再流经断电器,当双金属片自然冷却后再次将触点副闭合,如果电路仍然引起过电流,电路断电器再次张开触点直到不再过载为止。双金属带由两种不同的金属带制成,一种对热反应比另一种迅速,这便引起双金属带具有与流过电流成比例地弯曲的特性。

图 1 :

有些国家在设计电路保护时采用易熔线,用来保护主电源线路一般设置在电瓶处。但是由于现在全车的用电设备越来越多,一条易熔线只能保护一条电路因为空间的问题也不宜设置过多的易熔线,所以就要用到大容量的熔断器。这种大容量熔断器可以有 60A 、 100A 、 150A 等规格将这些熔断器设置在一个熔断器盒内,既节省空间、简化电路又可以同时保护多条电路。

2 、设计三维布线图和二维线束图

在完成了电气原理图的绘制后,接下来要设计三维布线图和二维线束图

2.1 三维布线图的设计

线束的走向布局主要受控于电器负载的安装位置,因此根据电器负载的安装位置确定线束的走向布局,现在国际通用的有 E 型和 H 型布局(如图 2 所示),众泰 2008 就采用 H 型布局。车身主线束沿仪表中控台一部分通过左右两侧的车身钣金孔向车头方向,另一部分沿地板向后给后不照明等系统供电。

2.1.1 模拟仿真不同区域的线束直径;

2.1.2 确定线束过孔的密封与保护;                                     图 2 :

2.1.3 确定线束的固定孔位与保护方式;

2.1.4 根据装配性要求对线束进行合理分块,尽量减少线束间的对接,因为线束对接的地方容易出现电路连接不良的情况。

2.1.5 设置线束的搭铁点,线束搭铁位置的设计要注意以下几点:

Ⅰ、弱信号传感器的搭铁线,应单独就近搭铁;

Ⅱ、各个电子控制单元应单独搭铁,防止信号干扰;

Ⅲ、蓄电池负极、发动机、变速箱搭铁要慎重选择。

2.2 二维线束图的设计

本着提高线束可靠性、减轻线束质量、优化线束布局的原则科学合理的设计线束二维图纸。线束二维图是生产线束的产品图纸,因此图纸上应包含所有与生产线束有关的信息,包括采用导线的线型、线径、颜色,线束护套(及端字)型号,包扎方式要求,过孔密封与保护,固定卡扣的型号技术要求及其他设计和工艺要求等。有关汽车线束设计方面的一些标注编号如下:

QC/T 29106-2004 汽车低压电线束技术条件

QC/T 414-1999 汽车用低压电线的颜色(优先选用此标准规定的颜色)

QC/T 417.1~5-2001 车用电线束插接器

QCn 29005-1990 汽车用低压电线束质量分等

QCn 29009-1991 汽车用电线接头技术条件

QCn 29010-1991 汽车用低压电线接头型式、尺寸和技术要求

GB 5054-1985; 汽车与挂车的七芯电缆线 .pdf

JB / T 8139-1995  公路车辆用低压电缆(电线)

QC/T 420-2004 汽车用熔断器

线束护套是影响线束质量的关键因素,在选用时要格外注意,根据流过导线电流的大小和允许的插接范围选用合适的护套。在选用护套时还应注意,同种类型形状相同而且安装位置又接近的护套,要用颜色予以区分,比如:众泰 2008 发动机线束中碳罐电磁阀与喷油嘴所用的护套是相同的,为防止工人装配错误,将碳罐电磁阀护套颜色规定为蓝色,喷油嘴护套规定为黑色。与负载连接的护套取决于负载一旦全车的电气配置确定下来,负载已定则护套也随之确定。对接部分的护套在选用时自由度较大,总的原则是要连接可靠(优先采用双弹簧压紧式结构)散热性好过电流能力强,大线径的导线尽量选用单独的护套,以防止过热影响整个电路的正常工作。一般来讲,在驾驶室内的护套对于密封防护要求不太严格的部分,考虑到成本的问题建议选用非密封式的,而在发动机舱内的 护套则必须选用带防水结构的护套,这类护套有半密封式和全密封式两种,对于电子控制单元多采用的是全密封式结构,压接端子尾部和护套两半结合处均采用橡胶密封件保护,其他的护套保护采用半密封式结构。对于线束的包扎方式要求:驾驶室内仪表横梁部分的线束、门板内线束及其他容易出现磨损的部分一定要用耐磨材料保护比如:工业塑料布;地板上的线束及远离发动机部分的线束采用阻燃型波纹管,离排气管较近部分的线束必须采用耐高温材料予以保护比如:耐高温波纤管、石棉管等。关于二维线束的设计内容非常多,这里先简述一下,后续作展开讲述。

3 、线束的工艺和生产

3.1 线束工艺

在线束二维产品图纸出来以后,要编排线束的生产工艺,工艺是服务于生产的两者密不可分,因此将两者结合起来一起分析。

3.1.1 开线工艺

开线是线束生产的第一个工位,开线工艺的准确性直接关系到整个生产进度,一旦出现错误特别是开线尺寸偏短,会导致所有工位的返工,费时费力影响生产效率。所以在编制开线工艺是一定要根据图纸的要求合理确定导线的开线尺寸,剥头尺寸。制作开线操作说明书,制作流程跟踪卡。

3.2.2 压接工艺

开线之后的第二个生产工位,根据图纸要求的端子类型确定压接参数,制作压接操作说明书,对于有特殊要求的需要在工艺文件上注明并培训操作工。比如:有的导线需要先穿过护套后才可压接,它需要先预装导线然后从预装工位返回再压接;还有刺破式压接用到专用的压接工具,这种压接方式具有良好的电接触性能。

3.3.3 预装工艺

编制预装工艺操作说明书,为了提高总装效率,复杂的线束都要设置预装工位,预装工艺的合理与否直接影响到总装配的效率也反映出一个工艺人员的技术水平高低。如果预装部分装配的偏少或者装配的导线路径不合理会加大总装配人员的工作量,放慢流水线的速度所以工艺人员要经常呆在现场不断总结经验,这样才能编制出合理的生产工艺。

3.3.4 总装工艺

根据产品开发部门设计的装配台板,设计工装设备、物料盒规格尺寸并将所有装配护套和附件的编号贴于物料盒上以提高装配效率。编制各个工位装配内容和要求,平衡整个总装工位防止出现一点工作量过大,拉下整个流水线速度的情况。要做到工位平衡,工艺人员必须对每个操作了熟于心并现场测算工时,随时调整装配工艺。

线束工艺还包括编制材料消耗定额明细表、工时测算、工人培训等。

4 、线束的检验

为了确保线束的质量,线束的检验也贯穿于生产中的每个环节,由于线束主要起到连接作用所以对于端子压接要求很高,见下表 3 所示不同线径的导线规定的拉脱力不得低于表中数值

表 3 :

导线公称截面积 /mm 2 拉力 / N 导线公称截面积 /mm 2 拉力 / N
0.5 50 6.0 450
0.75 80 10.0 500
1.0 100 16.0 1500
1.5 150 25.0 1900
2.5 200 35 2200
4.0 270 ≧ 50.0-120.0 2700
接点或一个端子同时连接两根或两根以上导线时,选择截面积较大的导线测量拉力。

线束在终检时主要检验尺寸和导通行能,可用卷尺检测线束各个分支的尺寸是否符合图纸要求;除了非常简单的线束外,导通性能的检测要用到导通台,它是一个事先设定好检测程序的微机检测仪器。在检测前要将检测线束的编号、名称输入进去,这样当对应的线束按照各个对应的插孔连接完毕后,就可进行电路导通检验,如有故障则可通过微机显示屏显示出来,以提示检测人员。

5 、总线技术

世界上通用的汽车总线控制方法有两种: LONWORKS 总线和 CAN 总线。不管哪一种其目的都是为了提高线束可靠性,减少传统导线的数量,实现电路信号的数字传输。德国 BOSCH 公司已经开发出了 CAN 总线协议,它可以用于各种信号的传输,并有两种传输速率 10K-100K 和 100K -1M 波特率。由于总线技术的产生,相关的汽车电器零部件也要基于总线协议进行设计开发,以便可以在共同的传输协议下,按照预定的优先级别实现数据的交互传输。

汽车线束设计(汽车设计专栏)

汽车线束是汽车电路的网络主体,没有线束也就不存在汽车电路。在目前,不管是高级豪华汽车还是经济型普通汽车,线束编成的形式基本上是一样的,都是由电线、联插件和包裹胶带组成。

汽车电线又称低压电线,它与普通家用电线是不一样的。普通家用电线是铜质单蕊电线,有一定硬度。而汽车电线都是铜质多蕊软线,有些软线细如毛发,几条乃至几十条软铜线包裹在塑料绝缘管(聚氯乙烯)内,柔软而不容易折断。

汽车线束内的电线常用规格有标称截面积0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0、6.0 等平方毫米的电线,它们各自都有允许负载电流值,配用于不同功率用电设备的导线。

以整车线束为例,0.5 规格线适用于仪表灯、指示灯、门灯、顶灯等;0.75 规格线适用于牌照灯,前后小灯、制动灯等;1.0 规格线适用于转向灯、雾灯等;1.5 规格线适用于前大灯、喇叭等;主电源线例如发电机电枢线、搭铁线等要求2.5 至4 平方毫米电线。这只是指一般汽车而言,关键要看负载的最大电流值,例如蓄电池的搭铁线、正极电源线则是专门的汽车电线单独使用,它们的线径都比较大,起码有十几平方毫米以上,这些“巨无霸”电线就不会编入主线束内。

在排列线束前要事先绘制线束图,线束图与电路原理图是不一样的。电路原理图是表述各个电气部分之间关系的图像,它不反映电气件彼此之间怎样连接,不受各个电气元件的尺寸形状和它们之间距离的影响。而线束图则必须要顾及各个电气元件的尺寸形状和它们之间的距离,也要反映出电气件彼此之间是如何连接的。

线束厂的技术员根据线束图做成线束排线板后,工人就按照排线板的规定来截线排线了。

整车主线束一般分成发动机(点火、电喷、发电、起动)、仪表、照明、空调、辅助电器等部分,有主线束及分支线束。一条整车主线束有多条分支线束,就好象树杆与树支一样。整车主线束往往以仪表板为核心部分,前后延伸。由于长度关系或装配方便等原因,一些汽车的线束分成车头线束(包括仪表、发动机、前灯光总成、空调、蓄电池)、车尾线束(尾灯总成、牌照灯、行李箱灯)、篷顶线束(车门、顶灯、音响喇叭)等。线束上各端头都会打上标志数字和字母,以标明导线的连接对象,操作者看到标志能正确连接到对应的电线和电气装置上,这在修理或更换线束时特别有用。

同时,电线的颜色分为单色线和双色线,颜色的用途也有规定,一般是车厂自订的标准。 我国行业标准只是规定主色,例如规定单黑色专用于搭铁线,红单色用于电源线,不可混淆。

线束用机织线或塑料粘带包裹,出于安全、加工和维修方便,机织线包裹已经淘汰,现在是用粘性塑料胶带包裹。线束与线束之间、线束与电气件之间的连接,采用联插件或线耳。联插件用塑料制成,分有插头和插座。线束与线束之间用联插件相接,线束与电气件之间的连接用联插件或线耳。

随着汽车功能的增加,电子控制技术的普遍应用,电气件越来越多,电线也会越来越多,线束也就变得越粗越重。因此先进的汽车就引入了CAN 总线配置,采用多路传输系统。与传统线束比较,多路传输装置大大减少了导线及联插件数目,使布线更为简易

随着人们对汽车的安全性、舒适性和经济性的要求越来越高,汽车上的电器配置、功能也越来越多,所以连接各个电器件的线束也越来越复杂,成为当代汽车故障的多发环节,也因此在汽车设计和生产制造中受到越来越多的关注。下面简要阐述一下汽车线束设计流程。

1原理图设计与计算

1.1根据《电气设计任务书》要求的电气配置和技术要求绘制电气原理图。

1.2根据各用电器功率确定保险容量及线径大小,同时对每个电气子系统进行载荷分配,确定总保险的容量。

1.3计算导线线径:依据公式(见图)

式中:I———电流,A;P———电器件功率,W;U———电压,V;

A———线径,mm2;ρ———铜电阻率(约为0.0185Ωmm2/m);L=导线长度,m;Ud———允许最大的电压降损失。

同时也要考虑下列情况:

a.导线过长可适当将线径放大;

b.导线经多个插接件转接后连接到用电器的情况,考虑端子电压降较大,可适当将线径放大。

1.4不同形式的导线具有不同的允许电流和线路电压降。

2绘制三维布线图

2.1根据各个电器件的位置不同,确定三维布线的形式,目前国际上通用的布线形式一般为E型和H型;

2.2模拟仿真不同区域的线束直径;

2.3考虑线束过孔的密封与保护。

2.4线束的固定孔位与固定形式确定。

2.5理论上讲,一根线束连接所有的电器件是最合理的,但实际装车时是根本做不到的,所以线束要合理分块,在方便装配的情况下,尽量采用系统化设计。

2.6搭铁点设计在线束设计中是很重要的,否则会造成信号干扰,影响某些电器的功能实现;根据车型不同设计成多个接地点,搭铁的设计应满足以下几点:

a.弱信号传感器的应单独且就近搭铁,保证信号正常传输;

b.各ECU应单独搭铁,防止被干扰;

c.蓄电池负极搭铁和发动机、变速箱搭铁要慎重考虑。

3设计二维线束图

3.1配电盒(保险和继电器)是整车电气的核心,起到:分配负荷、集中供电、节省空间、简化线束、降低成本和方便检修的作用。一般根据需要可设计成2到3个。一些新开发车型的配电盒已兼有电子控制的功能;并且无触点、无保险丝的中央控制盒也将越来越有市场,同捷走在了前沿。

3.2导线颜色的选用依据ZBT35002《汽车用低压电线的颜色》执行。

3.3插接件的选用

a.依据导线线径和通过电流大小选用插接件;

b.发动机舱选用密封插接件;

c.优先选用双弹簧式压紧结构的插接件,减小接触电阻。

3.4线束包扎方式

a.驾驶室内一般用胶带间隔缠绕;

b.仪表板内一般采用胶带紧密缠绕;

c.地板上或离发动机较远的部位、一般采用阻燃波纹管包扎;

e.车门内部、行李箱门内部一般采用粘带或工业塑料布的包扎形式;

f.离发动机较近的区域有些采用穿隔热的玻璃丝套管或线束缠扎玻璃丝带。

除了以上之外,还应注意:防盗ECU与读写线圈之间的距离,防止信号传输衰减;各个传输信号的电器件如“氧传感器”、“爆震传感器”、“读写线圈”等应选用LE-SE信号线或屏蔽线等线种。

布线图虽然反映了电气设备在汽车上的实际安装位置,但是图上导线纵横交错,增加了读图的难度,为了使电路图更接近于实际,常需要绘制线束安装图,线束安装图把敷线图中同路的导线相对集中,形成线束。

在汽车上,为了安装方便和保护导线,将同路的许多导线用棉纱编制物或聚氯乙烯塑料带包扎线束,称为线束。

线束图是根据电气设备在汽车上的实际安装部位绘制的全车电路图。在图上,部件与部件间的导线以线束形式出现,线束图与敷线图相似,但图面双敷线图简单明了,接近实际,对使用、维修人员适用性较强。

线束安装图不详细描述线束内部的导线走向,只将露在线束外面的线头与接插器详细编号,并用字母标定。配线记号的表示方法突出,便于配线,各接线端都用序号和颜色准确无误地标注出来。线束图与电路图、敷线图结合起来使用,具有很大的参考价值。所以,现代汽车维修手册中一般都给出电路图和线束安装图。

2、线束安装图的绘制

由于线束安装图主要是以线束的形成出现的,图面的线条较少,各部件之间连接的表达就成为其主要的内容,为表达清楚导线的颜色,接头的端子代号,常需辅以线束分组和端子编号表及线束端子接线表。

(1)线束的内容

①线束的组成

汽车线束图由多个线束组成,有主线束,分线束。在图上应表现出各线束的组成,每个线束上有几个分支,每个分支上有多少根线,导线的颜色及条纹是什么。

②接线代号和接线标志

汽车上的电器数量多而复杂,为使连线正确,各个连接点都应标注接线代号和接线标志,以便于连接。

③线束的长度

线束的长度包括线束的总长、每个分支的长度和两个线端间隔的长度。

④插接器

由于线束有多条,线束与线束、分支与线束、或分支与电器之间都是通过插接器进行连接的,应表示出每个插接器上有几条导线,每条导线位于插接器接线孔的什么位置,插接器的形状是什么样的,相邻的几个插接器是否容易混淆。

(2)导线颜色

①名词术语

单色导线:绝缘表面为一种颜色的导线。

双色导线:绝缘表面为两种颜色的导线。

主色:双色导线中面积比例大的颜色。

辅助色:双色导线中面积比例小的颜色。

②导线的颜色和代号

导线的颜色和代号应符号表1-2-1 的规定。

表1-2-1 导线的颜色

线色 常用缩写 中文 线色 常用缩写 中文

Black BLK/B 黑色 Light Green LT GRN 浅绿

Blue BLU/BL 蓝色 Orange ORG/ O 橙色

Brown BRN/BR 棕色 Pink PNK/P 粉红

Clear CLR/CL 透明 Purple PPL/PP 紫色

Dark Blue DK BLU 深蓝 Red RED/R 红色

Dark Green DK GRN 深绿 Tan TAN/T 褐色

Green GRN/G 绿色 Violet VIO/ V 粉紫

Gray GRY/ GR 灰色 White WHT//W 白色

Light Blue LT BLU 浅蓝 Yellow YEL/Y 黄色

③导线颜色的组成

单色导线的颜色由表1-2-1 规定的一种颜色组成。

双色导线的颜色由表1-2-1 规定的两种颜色配合组成。

导线颜色的选用应优先选用单色,再选用双色。

④搭铁线

各种汽车电器的搭铁线应选用黑色导线,黑色导线除作搭铁外,没有其他用途。

⑤导线颜色的标注

导线颜色的标注采用颜色代号表示,如单色导线,颜色为红色,标注为 “R”;

双色导线,第一色为主色,第二色为辅助色,主色为红色,辅助色为白色,标注为“RW”。

(3)导线截面积

导线的截面积根据工作电流的大小来选取,对于一些电流特别小的电器,如指示灯电路,为了保证应有的力学强度,导线的截面积不得小于0.5mm2。导线的截面积标注在颜色代码前面,单位为毫米时不标注,如:1.25R 表示导线截面积为1.25mm2 的红色导线;1.0G/Y 表示导线截面积为1.0 mm2 的双色导线,主色为绿色,辅助色为黄色。

线径和电流的关系

导线截面积与电流的关系

一般铜线安全计算方法是:

2.5平方毫米铜电源线的安全载流量--28A。

4平方毫米铜电源线的安全载流量--35A 。

6平方毫米铜电源线的安全载流量--48A 。

10平方毫米铜电源线的安全载流量--65A。

16平方毫米铜电源线的安全载流量--91A 。

25平方毫米铜电源线的安全载流量--120A。

如果是铝线,线径要取铜线的1.5-2倍。

如果铜线电流小于28A,按每平方毫米10A来取肯定安全。

如果铜线电流大于120A,按每平方毫米5A来取。

导线的截面积所能正常通过的电流可根据其所需要导通的电流总数进行选择,一般可按照如下顺口溜进行确定:

十下五,百上二, 二五三五四三界,柒拾玖五两倍半,铜线升级算.

给你解释一下,就是10平方一下的铝线,平方毫米数乘以5就可以了,要是铜线呢,就升一个档,比如2.5平方的铜线,就按4平方计算.一百以上的都是截面积乘以2, 二十五平方以下的乘以4, 三十五平方以上的乘以3, 柒拾和95平方都乘以2.5,这么几句口诀应该很好记吧,

说明:只能作为估算,不是很准确。

另外如果按室内记住电线6平方毫米以下的铜线,每平方电流不超过10A就是安全的,从这个角度讲,你可以选择1.5平方的铜线或2.5平方的铝线。

10米内,导线电流密度6A/平方毫米比较合适,10-50米,3A/平方毫米,50-200米,2A/平方毫米,500米以上要小于1A/平方毫米。从这个角度,如果不是很远的情况下,你可以选择4平方铜线或者6平方铝线。

如果真是距离150米供电(不说是不是高楼),一定采用4平方的铜线。

导线的阻抗与其长度成正比,与其线径成反比。请在使用电源时,特别注意输入与输出导线的线材与线径问题。以防止电流过大使导线过热而造成事故。

下面是铜线在不同温度下的线径和所能承受的最大电流表格。

导线的阻抗与其长度成正比与线径成反比,请在使用电源时,需特别注意,输入与输出导线的线径问题,以防止因电流太大引起过热,而造成意外,下列表格为导线在不同温度下的线径与电流规格表。                     (请注意:线材规格请依下列表格,方能正常使用)

线径
(大约值)
铜线温度
60oC 75oC 85oC 60oC
电流(A)
2.5mm2 20 20 25 25
4mm2 25 25 30 30
6mm2 30 35 40 40
8mm2 40 50 55 55
14mm2 55 65 70 75
22mm2 70 85 95 95
30mm2 85 100 110 110
38mm2 95 115 125 130
50mm2 110 130 145 150
60mm2 125 150 165 170
70mm2 145 175 190 195
80mm2 165 200 215 225
100mm2 195 230 250 260

导线线径一般按如下公式计算:

铜线: S= IL / 54.4*U`

铝线: S= IL / 34*U`

式中:I——导线中通过的最大电流(A)

L——导线的长度(M)

U`——充许的电源降(V)

S——导线的截面积(MM2)

说明:

1、U`电压降可由整个系统中所用的设备(如探测器)范围分给系统供电用的电源电压额定值综合起来考虑选用。

2、计算出来的截面积往上靠.绝缘导线载流量估算

铝芯绝缘导线载流

Related posts

Leave a Comment