概述

汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，通過合理的設(shè)計(jì)布置、連接電源以及各種控制器、執(zhí)行器、顯示器等電氣設(shè)備，傳遞信號(hào)，使之實(shí)現(xiàn)功能。如某一功能回路出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致相應(yīng)電器功能失效，汽車線束是汽車關(guān)鍵系統(tǒng)之一。 

隨著人們對(duì)汽車性能要求的提高，汽車線束變得越來越復(fù)雜，導(dǎo)線選型合理可靠， 可有效節(jié)約線束綜合成本，降低線束的總體質(zhì)量，保證汽車功能安全運(yùn)行。

低壓汽車導(dǎo)線按照標(biāo)準(zhǔn)不同主要分國(guó)標(biāo)、日標(biāo)、德標(biāo)、 美標(biāo)等4大系列。

參照標(biāo)準(zhǔn)如下。

1） 國(guó)標(biāo)線纜參照標(biāo)準(zhǔn)：GB／T  8139。

2） 日標(biāo)線纜參照標(biāo)準(zhǔn)：JASO D608、D609、D611。

3） 德標(biāo)線纜參照標(biāo)準(zhǔn)：ISO 6722。

4） 美標(biāo)線纜參照標(biāo)準(zhǔn)：SAE  J1128、 SAE  J1678、 US一 CAR-21。

導(dǎo)線選型設(shè)計(jì)流程見圖1。

圖1 導(dǎo)線選型設(shè)計(jì)流程圖

3.1   用電設(shè)備電流計(jì)算

整車用電設(shè)備參數(shù)收集后進(jìn)行用電設(shè)備額定電流的計(jì)算：

用電設(shè)備電流＝(額定功率／標(biāo)稱電壓）×(實(shí)際電壓／標(biāo)稱電壓）

額定功率：用電設(shè)備的額定功率；

標(biāo)稱電壓：通常指不接任何負(fù)載的電壓，一般為12V； 

實(shí)際電壓：實(shí)際加載在電氣設(shè)備上的電壓，一般取13.5V或14V。

3.2   熔斷器選取

熔斷器選型時(shí)，首先根據(jù)整車負(fù)載的類型選取相應(yīng)類型的熔斷器，一般啟動(dòng)電流較小或沖擊時(shí)間較短的電器負(fù)載以及阻性負(fù)載選用快熔型熔斷器，電流沖擊較大或沖擊時(shí)間較長(zhǎng)的負(fù)載以及感性負(fù)載選用慢熔型熔斷器。

負(fù)載電流為穩(wěn)態(tài)電流時(shí)：I_f=I_n/負(fù)載特性系數(shù)×RR

式中 I_f ：熔斷器理想工作電流，I_n ：用電設(shè)備額定電流，負(fù)載特性系數(shù)一般取0.75，RR ：環(huán)境溫度折損系數(shù)，選取可參考圖2，T：熔斷器工作環(huán)境溫度。

圖2  環(huán)境溫度折損系數(shù)的選取

對(duì)于脈沖電流或浪涌電流需要根據(jù)負(fù)載I-T特性曲線計(jì)算I²t， 驗(yàn)證熔斷器使用壽命滿足電氣設(shè)備的使用要求。熔斷器的廠家不同，計(jì)算方法不同。例如某廠家熔斷器計(jì)算方法中熔斷器的使用壽命依據(jù)相對(duì)I²t判斷， 即電流累計(jì)I²t和 熔斷器熔斷I²t的比值。選擇相對(duì)I²t小于且最接近30%的熔斷器，承載沖擊次數(shù)不少于105次。

3.3   導(dǎo)線選取

導(dǎo)線的選取分為導(dǎo)線種類和線徑的選取，一般先選導(dǎo)線種類再選導(dǎo)線的線徑。導(dǎo)線的種類選取通常參照以下內(nèi)容。

1）由于導(dǎo)線隨著環(huán)境溫度的升高其載流量會(huì)降低，導(dǎo)線選取時(shí)需根據(jù)線束的工作環(huán)境選取相應(yīng)耐溫等級(jí)的導(dǎo)線，導(dǎo)線耐溫等級(jí)分8個(gè)溫度等級(jí)，參照ISO  6722。

2）高頻振動(dòng)、工作環(huán)境惡劣、濕度大且易腐蝕部位導(dǎo)線，其耐振動(dòng)性能、耐磨性能、耐腐蝕性能以及耐潮濕性能應(yīng)滿足相關(guān)試驗(yàn)要求。

3） 對(duì)于弱信號(hào)電路或易受干擾的信號(hào)電路，性能要求較高的如安全氣囊、ABS、 影音系統(tǒng)電路選用雙絞線或屏蔽線。

4）導(dǎo)線的顏色的選取參照QC /T  414 《汽車用低壓電線的顏色》相關(guān)要求。

導(dǎo)線線徑選取參照以下方法：

根據(jù)用電設(shè)備額定電流查找導(dǎo)線供應(yīng)商提供的導(dǎo)線參數(shù)表（表1），查詢不同環(huán)境溫度下導(dǎo)線額定載流量選取導(dǎo)線的額定載流量大于負(fù)載原則， 初步選定線徑。

3.4  熔斷器、導(dǎo)線匹配校核

匹配原則：根據(jù)煙化時(shí)間——電流曲線和熔斷器熔斷時(shí)間——電流曲線對(duì)比驗(yàn)證所選導(dǎo)線線徑是否與熔斷器匹配， 保證導(dǎo)線煙化時(shí)間——電流曲線位于熔斷器熔斷時(shí)間——電流曲線上方且無交叉， 即導(dǎo)線的發(fā)煙時(shí)間大于熔斷器的熔斷時(shí)間，如圖3 所示。

表1  不同環(huán)境溫度下的電線載流量最大值（A）

圖3  熔斷器、導(dǎo)線匹配校核

若導(dǎo)線的發(fā)煙曲線位于熔斷器的熔斷曲線上方，說明熔斷器的熔斷時(shí)間小于導(dǎo)線的發(fā)煙時(shí)間，兩者匹配。若兩條曲線有交叉或?qū)Ь€的發(fā)煙曲線位于熔斷器熔斷曲線下方，說明在某種工況條件下，熔斷器的熔斷時(shí)間大于導(dǎo)線的發(fā)煙時(shí)間，導(dǎo)線與熔斷器匹配不良，存在燒蝕風(fēng)險(xiǎn)，需重新調(diào)整線徑。

為了驗(yàn)證過程簡(jiǎn)單化，通常取短時(shí)間熔斷電流和長(zhǎng)時(shí)間熔斷電流驗(yàn)證。計(jì)算公式：

l_z=l_f×N×[1-0.15%×（T-23℃）]

式中l(wèi)_z：熔斷器熔斷電流 l_f：熔斷器額定電流。

對(duì)于快熔熔斷器，短時(shí)間熔斷電流為額定電流的200%，N=200%；長(zhǎng)時(shí)間熔斷電流為額定電流的135%，N=135%。對(duì)于慢熔熔斷器，短時(shí)間熔斷電流為額定電流的600%，N= 600%；長(zhǎng)時(shí)間熔斷電流為額定電流的200%，N=200%。通過以上計(jì)算驗(yàn)證熔斷器熔斷電流是否小于導(dǎo)線發(fā)煙電流，如果不滿足需重新選擇導(dǎo)線。

3.5   導(dǎo)線長(zhǎng)度壓降校核

用電設(shè)備參數(shù)表中對(duì)回路線阻、壓降有嚴(yán)格要求的，需對(duì)整個(gè)回路進(jìn)行壓降校核。公式：

U₁=R₁×負(fù)載電流×回路長(zhǎng)度

式中U₁：導(dǎo)線回路實(shí)際壓降；R₁：工作環(huán)境溫度下導(dǎo)線單位長(zhǎng)度阻值（表1）。

計(jì)算出回路壓降≤回路允許壓降，如不滿足，需重新導(dǎo)線選型。

綜上介紹導(dǎo)線選型方法，導(dǎo)線選型在汽車原理設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，每個(gè)回路都需準(zhǔn)確計(jì)算、校核，才能實(shí)現(xiàn)線束安全性，輕量化設(shè)計(jì)。