汽车电线束导线的选择

蒋廷云

（河南天海电器有限公司线束研发中心，河南 鹤壁 458030）

在汽车电线束整车电路设计过程中，同步需要考虑导线的设计。根据多年从事电线束设计的工作经验，我认为，对于导线的选择应分别从以下6个方面来考虑。

1 导线类型的选用

1.1 双绞线与屏蔽线

根据电路中与线束相连的元件的需求，确定导线的类型。对于一般的电源信号和比较强的、不易受干扰的信号，选用普通导线就能满足信号品质的要求；对某些弱信号电路和易受干扰的信号电路，应选用双绞线或屏蔽线。弱信号的电路一般指爆震传感器、曲轴传感器、挂档位置传感器、选档位置传感器和离合控制器位置传感器等；易受干扰的信号电路一般指安全气囊电路、ABS电路、CD机上的扬声器和CAN线等。

双绞线和屏蔽线从定义、成本、加工、功能和运用5个方面来考虑，其异同点如表1所示。

一般车上的CAN线，弱信号的线都会用到双绞线。而对于不同的信号，我们对双绞线的绞距数量有着不同的要求，如曲轴位置信号和爆震信号电路的双绞线，1 m之内必须有33个以上的绞距。双绞线绞距的定义如图1所示。

对于屏蔽线而言，一般要求屏蔽层一端搭铁，一端悬空。在使用时应注意，车身搭铁本来就是不干净的搭铁，如果将屏蔽线的搭铁接在车身，会降低甚至破坏屏蔽的效果，应将搭铁接在控制单元的参考搭铁上，或者直接用双绞线。

表1 双绞线与屏蔽线的比较

屏蔽线又分为铝箔屏蔽线和编织网屏蔽线，结构如图2所示。铝箔屏蔽线中的黑色电线是搭铁线，编织网屏蔽线中的编织网是搭铁线；铝箔屏蔽线在线束加工过程中比编织网屏蔽线操作简单，但是铝箔屏蔽线的价格比编织网屏蔽线的价格稍高。考虑到线束加工过程中的方便性，现在一般不再使用编织网屏蔽线。

1.2 线种的选择

根据汽车产品应满足目标市场的标准要求选择合适的线种，目前主要线种有德标、日标、美标和国标。由于日标电线用的比较广泛，下面主要介绍一下日标线的结构。

1）日标汽车用薄壁绝缘低压电线的种类及其代号如表2所示。

表2 日标汽车用薄壁绝缘电线种类及其代号

其中，1型薄壁绝缘电线的结构如表3所示；2型薄壁绝缘电线的结构如表4所示；3型薄壁绝缘电线的结构如表5所示。

2）日标汽车用耐热薄壁绝缘低压电线的种类及其代号如表6所示。

3）日标汽车用耐热薄壁绝缘低压电线的结构如表7所示。

表3 1型薄壁绝缘电线结构

注意：当目标市场禁止使用PVC材料时，导线的绝缘层材料应选用XLPE。如没有相关要求，线束产品中仍可以使用绝缘层材料为PVC的导线。

表4 2型薄壁绝缘电线结构

表5 3型薄壁绝缘电线结构

表6 日标汽车用耐热薄壁绝缘低压电线的种类及其代号

表7 日标汽车用耐热薄壁绝缘低压电线的结构

2 导线耐温等级的选择

根据电线束导线的工作环境温度，选用不同耐温等级的电线，参照表2和表6中各种电线的耐温等级进行选择。如日本标准导线中的AVSS电线工作温度80℃，AEX电线工作温度120℃。乘员舱的电线选用耐温等级为80℃的导线就能满足要求；发动机舱线束选择耐温等级为120℃的导线就能满足要求；横穿上述两个区域的导线应选用耐温等级同时满足两个区域的温度要求的导线；经过排气管等热源附近的导线应选用耐温更高的导线，可以通过温度场获得该区域的耐温要求，再从各类型导线耐温等级确定选用的导线类型。例如，长城CH041（腾翼C30）车型发动机线束上的助力转向分支距离排气管只有40～50 mm的距离，排气管的温度一般有800℃左右，虽然排气管上有隔热罩，但是发动机长时间工作，隔热罩外的温度也有150℃左右，所以该助力转向选用耐温等级非常高的德标线种FLR6Y，德标线种FLR6Y耐温等级为-65～+210℃。

3 导线截面积的确定

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

式中：P——负载功率；UN——额定电压。

2）导线截面积计算公式为

式中：A——导线截面积，mm2；I——电流，A；ρ——铜导线电阻率， 一般取值0.018 5 Ω·mm2／m；L——导线长度，m；UVL——导线允许的电压降，V。

3）为避免导线过度发热，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UVL及导线的电流密度如表8、表9所示。

表8 各种电路允许的电压降UVL（额定电压12V）

表9 电线的电流密度 （额定电压12V）

当然，还可以通过导线额定电流经验直接选择导线的截面积。

汽车上各种电气设备所用的连接导线，可根据用电设备的负载电流大小适当选择导线的截面积。其原则一般为：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的60%～100%之间的导线。同时，还应考虑电路中的电压降和导体发热等情况，以免影响用电设备的电气性能和超过导线的允许温度。为保证一定的机械强度，一般低压导线截面积不小于0.5mm2。铜芯导线标称截面积的允许载流量如表10所示。

例如，一汽森雅车型的蓄电池线采用日标柔软、耐磨的EB导线，导线规格为15mm2。从蓄电池到起动机的导线规格是这样考虑的：由于起动机的额定功率P=1.1 kW，起动机在正常温度起动的电流约为100 A，但是起动机在-40℃时起动非常困难，这时的起动电流大约为350 A，起动机到蓄电池的距离大约为1 m，从表8我们知道，导线允许的电压降为0.5V， 根据公式A=IρL／UVL=350A×0.0185Ω·mm2／m×1m／0.5V=12.95 mm2。 因为日标的EB导线有9、 10、15、20、30、40 mm2等规格，根据就高不就低原则，所以我们选15mm2。

表10 铜芯导线标称截面积的允许载流量

4 导线和熔断丝的匹配

当选定电路的熔断丝元件后，应确认与熔断丝元件相连电路的导线规格，选用的原则是导线的电流-时间特性曲线必须高于串接在其内的熔断丝电流-时间特性曲线。

5 导线颜色的选用

随着汽车用电设备的增加，安装在汽车上的导线数量也越来越多，为了便于识别和检修汽车电器设备，通常将电线束中的低压线采用不同的颜色组成。根据我国 《汽车电线颜色选用规则》的规定，低压电路的电线 （标称截面≤4 mm2）在选配线时习惯采取两种选用原则，即以单色线为基础的选用和以双色线为基础的选用。

1）以单色线为基础选用时，其单色线的颜色和双色线主、辅色的搭配及其代号分别如表11和表12所示。其中黑色 （B）为专用搭铁线。

表11 汽车用单色低压线的颜色与代号

表12 汽车用双色低压线颜色的搭配与代号

2）以双色线为基础选用时，各用电系统的电源线为单色，其余均为双色。其双色线的主色如表13所示。当其标称截面积大于1.5 mm2时，导线只用单色线，但电源系统可增加使用主色为红色、辅色为白色或黑色的两种双色线；对于标称截面积小于1.5 mm2的双色线，其主、辅颜色的搭配如表14所示。

表13 汽车各用电系统双色低压线主色的规定

表14 汽车用标称截面积小于1.5mm2双色低压线主、辅色的搭配表

6 导线电压降的计算验证

导线的选择工作在工程设计结束时并没有完成，因为理论计算的电压降，与线束装车后回路中由线束产生的实际电压降有很大的差异。因此，在线束装车之后，需要测量回路的实际电压降，以验证导线设计是否正确。

受电压变化影响较大的负载主要是灯具。对于灯具来说，一般电压在13～13.5V（各个厂家的灯泡会有差异）是正常的范围。如果电压过小，会导致灯具不够亮；而如果电压过大，则会严重影响灯具寿命。因此，线束装车后，需要测量几种典型工况下灯具两端的电压。

例如：①怠速，只打开灯，其它负载不工作时，测量并记录灯具电压；②怠速，打开灯及其它重负载时，测量并记录灯具电压；③发动机转速1 500～2 000 r／min，打开灯及其它重负载时，测量并记录灯具电压。

分析测量的数据，如果不能满足灯具的电压要求，则需要根据实际情况调整导线的设计。比如，用增加线径的方法减小电压降，或减小线径、增加导线长度的方法增大电压降。