【汽車線束】設計及線束用原材料(上)
汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡主體,沒有線束也就不存在汽車電路。隨著人們對汽車的安全性、舒適性、經(jīng)濟性和排放性要求的高,汽車線束變得越來越復雜,但車身給予線束的空間卻越來越小。
因此,如何提高汽車線束的綜合性能設計便成為關(guān)注的焦點,而且汽車線束制造廠家不再單純地搞線束后期設計和制造,和汽車主機廠家聯(lián)合進行前期開發(fā)成為必然的趨勢。筆者根據(jù)幾年來從事線束設計和制造的經(jīng)驗,談談線束的一般設計流程和設計原則。
整車電路設計
Whole Vehicle Circuit Design
1.電源分配設計
汽車的供電系統(tǒng)設計是否合理,直接關(guān)系到汽車電器件的正常工作與否和全車的安全性,因此世界各國的汽車線束設計出發(fā)點基本都是以安全為主。整車電氣系統(tǒng)基本上由3個部分組成。
蓄電池直接供電系統(tǒng)(一般稱常電或30電)。這部分的電源所接負載一般都是汽車的安全件或重要件,主要目的是在為這些件提供電能時盡量少的加以控制,確保這些件即使汽車發(fā)動不起來也能短暫正常工作,以方便到站點維修等。如:發(fā)動機ECU及發(fā)動機傳感器的工作電源、燃油泵的工作電源、ABS控制器的電源、診斷接口電源等。
點火開關(guān)控制的供電系統(tǒng)(一般稱為IG檔或巧電)。這部分電器件基本上是在發(fā)動機工作運轉(zhuǎn)的情況下才使用,取自發(fā)電機的電源,避免了為蓄電池充電時爭電源的可能性。如:儀表電源、制動燈電源、安全氣囊電源等。
發(fā)動機起動時卸掉負載的電源(一般稱為ACC電源)。這部分電器件一般所帶的負載較大,且在汽車啟動時不必工作。一般有點煙器電源、空調(diào)電源、收放機電源、刮水器電源等。
2.線路保護設計
線路保護就是要對導線加以保護,兼顧對回路電器件的保護。保護裝置主要有熔斷器、斷路順和易熔線。
1.熔斷器的選取原則
發(fā)動機ECU、ABS等對整車性能及安全影響大,另外,易受其他用電設備干擾的電器件必須單設熔斷器。
發(fā)動機傳感器、各類報警信號燈和外部照明燈、喇叭等電器件對整車性能及安全影響也較大,但該類電負荷對相互間的干擾并不敏感。因此,這類電負荷可以根據(jù)情況相互組合,共同使用一個熔斷器。
對于為增加舒適性而設置的普通電器件類的電負荷可以根據(jù)情況相互組合,共同使用一個熔斷器。
熔斷器分快熔式和慢熔式??烊凼饺蹟嗥鞯闹饕考羌氬a線,其中片式熔斷器結(jié)構(gòu)簡單、可靠性和耐振好、易檢測,所以被廣泛采用;慢熔式熔斷器實際上是錫合金片,這種結(jié)構(gòu)的熔斷器一般串接到感性負載的電路中,如電機電路。
電阻型的負載與電感型的負載盡量避開使用同一個熔斷器。
一般根據(jù)電器件的最大連續(xù)工作電流計算并確定熔斷器容量,可按經(jīng)驗公式:熔斷器額定容量=電路最大工作電流/80%(70%)。
2.斷路器
斷路器最大的特點是可恢復性,但其成本較高,使用較少。斷路器一般都是熱敏機械裝置,它利用兩種金屬的不同熱變形,使觸點開閉或自行接通。新型的斷路器,使用PTC固體材料作為過流保護元件,它是一種正溫度系數(shù)的電阻,根據(jù)電流或溫度的高低斷開或接通。這種保護元件的最大優(yōu)勢是當故障排除后能自動接通,不需人工調(diào)節(jié)和拆換。
3.易熔線
易熔線的特點是當線路通過極大的過載電流時,易熔線能在一定的時間內(nèi)(一般≤5s)熔斷,從而切斷電源,防止產(chǎn)生惡性事故。易熔線也是由導體和絕緣層構(gòu)成,絕緣層一般為氯磺化聚乙烯材料,因為絕緣層較厚,所以看。起來比同規(guī)格的導線粗。
3.繼電器的選取設計
繼電器分為電流式和電壓式2種。一般根據(jù)用電器的功率和開關(guān)的承載能力來決定是否選用繼電器。常用繼電器的設備一般有刮水器、喇叭、除霜、前照燈、霧燈、風扇、鼓風機、轉(zhuǎn)向燈(閃光器)等。繼電器分6V、12V、24V3種,常用的繼電器額定電壓為12V。
選用繼電器要參考的技術(shù)要求:①可靠性好;②性能穩(wěn)定;③質(zhì)量輕、體積小、壽命長,對周圍元器件影響??;④結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、成本低。
4.搭鐵分配設計原則
發(fā)動機ECU、ABS等對整車性能及安全影響大,且易受其他用電設備干擾,所以這些件的搭鐵點一定要單設。
對于安全氣囊系統(tǒng),它的搭鐵點不僅應單設,而且為了確保其安全可靠,最好采用復式搭鐵。其目的是其中一處搭鐵失效,系統(tǒng)可以通過另一搭鐵點搭鐵,確保系統(tǒng)安全工作。
無線電系統(tǒng)為避免干擾,也要單獨搭鐵。
弱信號傳感器的搭鐵最好獨立,搭鐵點最好是在離傳感器較近的位置,以保證信號的真實傳遞。
其他電器件可根據(jù)具體布置情況相互組合共同搭鐵點。原則是就近搭鐵,避免搭鐵線過長,造成不必要的電壓降。
蓄電池負極線、發(fā)動機搭鐵線等因?qū)Ь€截面較大,因此一定要控制好線長和走向,減小電壓降;為增加安全性,發(fā)動機、車身一般要單獨連到蓄電池負極搭鐵;
搭鐵方式:一是通過孔式接頭搭鐵,此法一定要在接頭的尾部烤上熱縮管絕緣;二是通過內(nèi)部短接的護套直接搭鐵。