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基于瞬态电流影响的汽车线束选取分析

发表时间:2018-01-09 作者: 金保永  孙仁云  张潇  刘涛   来源: 互联网
本文以某自卸车为例,通过实验对汽车线束设计过程中极易忽略的瞬态电流、线束温度等问题,提出了汽车电路中导线截面积、接插件等线束部件的选取原则和注意事项,为整车运行的可靠性提供参考。

    随着汽车产业的发展,电子产品在汽车上得到大量应用。据统计平均每辆汽车上的电子产品占整车成本的20%-30%,某些高档车上的电子产品占整车成本的50%以上。汽车线束作为整车的神经网络为了满足整车的需求,其数量、质量和规格的选取在整车设计过程中显得越来越重要。

1 汽车线束选取

    汽车线束电阻通常很小,整车设计过程中很容易忽略线束本身的影响。随着各种电子类产品在汽车上的应用,线束特别是一些带发热类阻性负载的回路,其静态电阻和工作电阻对整车线束回路影响相差很大。汽车线束设计主要包括导线的选取、端子和连接件的选取、包扎固定设计以及合理的布线等。其中导线的选取是其中的重点。

1.1 导线类型选取

    汽车整车线束通常采用铜质多芯线,绝缘皮通常使用薄壁PVC绝缘材料,其类型的正确选用要考虑线束的工作环境和功能。目前国内外汽车线束常用的导线种类有人AVSS、QVR、FLRY、美标等几大系列,这几种线束各有特点。线束设计应根据实际情况,合理选用导线类型,避免选取类型不符造成整车运行过程中出现安全隐患。

1.2 导线截面积的选择

    线束设计的首要任务是保证整车运行的可靠性,其次是降低成本。导线横截面积的确定,首先根据回路中电气设备的工作电流、工作时间选择实际载流量60%-100%的导线;其次,根据线束回路中连接器数量、导线长度、电压降的大小和导线实际工作环境适当改变导线截面积,这样确定的导线截面积才能在满足整车运行可靠的基础上降低成本。导线的横截面积确定相关公式:

    1) 用电设备电流计算公式:

   

    2) 导线横截面积计算公式:

   

    式中:A-导线截面积,单位mm²;I-额定电流,单位A;p-导线电阻率,铜芯导线一般取值为0.0185Ω*mm²/m;L-导线长度,单位m ;Uj-导线允许的电压降,单位V。

    3)线束在工作过程中常伴随着发热现象,设计线束时常通过控制电流密度的方法限制线束的发热问题。

   

    由于计算时需要引入电压降,因此在实际的设计过程中常常运用经验公式进行计算:

   

    导线截面积的选取和电流是有直接关系的,在实际设计过程中应通过精确的计算。

2 发热类阻性负载电流对线束影响

    由于汽车运行的需要在许多线束回路中都含有发热类阻性负载。对于带发热类阻性负载的线束回路,起动瞬间电气设备本身电阻值远远小于额定电阻值,那么起动瞬间回路中的瞬时电流也将远远大于线束回路稳定电流值。

    以某自卸车为例:整个车身近20个灯具,这些灯具均为本文所说发热类阻性负载,在整车通电瞬间各线束回路由于启动电阻较小,回路中瞬态电流将会很大,对整个回路电气设备(例如继电器等)冲击很大,特别是在选取线束是没有考虑发热类阻性负载的静态特性,导致整个回路导线过细,那么瞬时电流必定超出回路电器的标称可耐受电流,从而引起相关电器的故障,例如黏连现象、短路、迅速老化等,从而造成安全事故。