一种车用导线的选用方法

张春虎，徐洪友，郑风云

一种车用导线的选用方法

张春虎，徐洪友，郑风云

（贵州长江汽车有限公司，贵州 贵阳 550008）

汽车行业作为国家的支柱行业，已经有了翻天覆地的变化。汽车的发展方向是安全、便捷、可靠、智能化，要想达到这样的目的，电器部件起着至关重要的作用。尤其是智能化网联汽车，电器部件就更加复杂。导线作为各个电器部件之间连接的枢纽，其安全性、装配便捷性、可靠性就显得尤为重要。电器部件多种多样，需要各种各样的导线，这些导线最核心的差异就在于截面积不同。文章主要讲述了导线的选用方法，即通过计算、查表、判断输出等一系列过程，可以准确的为广大汽车设计人员推荐符合要求的导线，还通过例证阐述了该方法，可以使技术人员快速的掌握该方法，最后介绍了如何利用计算机软件辅助选用导线的方法。

汽车设计；汽车电器；导线截面积

前言

随着汽车技术的发展，电器部件在车上的应用越来越多，而导线作为电器部件之间的连接元素起着至关重要的作用。不同的电器部件需采用不同的导线进行连接，车用的导线大多采用铜芯线，而这些导线最大的不同，就在于截面积之间的差异。为了方便导线的制作，导线的截面积采用离散分布的形式，即0.5mm2、0.8 mm2、1.5 mm2等。在导线设计时，选用的实质就是在选择导线的截面积，那么到底应该用哪一种截面积，就是设计人员必须重视的问题，若选择的截面积过小，则容易引起导线熔断，若选择的截面积过大，则造成浪费，导致整车成本上升。现阶段大多采用的是经验法，该种方法对设计人员的要求较高，对于新手很难快速适应。虽然经验法对于大多数车用电器是适用的，但是随着汽车的电器化发展，会有更多的电器融合到汽车，此时的经验法就不能完全适用。本文主要讲述了导线截面积的计算方式，无需经验，即便是刚入行的新成员也可以准确的选定导线，且适用更加广泛。

1 选用导线截面积的方法

1.1 确定电器部件的额定电流

每个电器部件都会标出额定功率，根据车型的不同，会有不同的供电电压，一般情况下，大型车辆会采用24V供电，小型车辆会12V供电。此时，便可以根据下列公式计算得出该电器部件的额定电流。

I=P/U （1）

I---电器部件的额定电流（A）；

P---电器的额定功率（W）；

U---电器的供电电压（V）。

1.2 确定线路上的最大电压损失

电流的形成，需要两个条件，一个是电压，一个闭环回路。电压在闭环回路中会有一个分配的过程，一部分是导线所产生的电压降，另一部分是端子处的电压降，剩下的才是电器部件的电压，故电器部件的电压一般都低于供电电压。综上可知，线路上的最大电压损失为导线所产生的电压降与端子处的电压降之和，即：

ΔU=ΔU1+ΔU2（2）

ΔU---线路上的最大电压损失（V）；

ΔU1---线路上的电压降（V）；

ΔU2---端子处的电压降（V）。

1.3 初定导线截面积

导线的截面积影响因素有额定电流、导线电阻率、导线长度和线路上的最大电压损失，具体可用下面公式计算得出。

S=I*ρ*L/ΔU （3）

S---初定的导线截面积（mm2）；

ρ---导线电阻率（Ω·mm2/m）；

L---导线长度（m）。

1.4 导线可承受的最大电流

众所周知，导线的截面积越大，可承受的最大电流就越大，具体的对应关系可用下列公式进行计算而知。

Imax=（10*S+8）/2 （4）

Imax---导线可承受的最大电流（A）。

1.5 查表初定标称电流

汽车导线为了方便制作等原因，其截面积采用标准化的制作方法，呈离散型分布，通常称为标称截面积。待导线制作完成后，会进行相应的试验，通过试验可以确定相应导线截面积所对应的最大可承受电流，通常称为标称电流。由此便可以构成标称截面积和标称电流的对应表，详见表1。

表1 标称截面积和标称电流对应表

查询附表1时，应选择较导线可承受的最大电流较大的最小一级数据作为初定标称电流，例如Imax=12.1A，应选取最大标称电流Ib=15A，对应的标称截面积Sb=1.0mm2。

1.6 折算后导线可承受的最大电流

图1 车用导线

由于车用导线基本上全部是由多股线组成的，如附图1所示，该种组合方式会导致导线可承受的最大电流降低，而且随着环境温度的变化也会导致导线可承受的最大电流降低，故查表得出最大标称电流，还需通过计算得出折算后的最大承受电流，再与导线可承受的最大电流进行比较才能得出最终的导线截面积。具体如下：

Iz=Ib*α*β （5）

Iz---折算后导线可承受的最大电流；

Ib---标称电流（A）；

α---导线集数带来的电流减小系数；

β---环境温度带来的电流减小系数。

1.7 判断并输出导线截面积

1.7.1 判断

若Iz＞Imax，

则Ib即为最终确定的标称电流Ibz；

若Iz≤Imax，

则Ib选取下一级的标称电流，继续执行上一步的判断，知道Iz＞Imax，此时的Ib为最终确定的标称电流Ibz。

1.7.2 输出

根据1.7.1的判断得出Ibz，然后查询附表1，找到Ibz所对应的标称截面积Sb，即为所需选定的导线截面积。

1.8 小结

本节主要讲述了车用导线截面积选择的原理和流程，根据本节内容，汽车设计人员可以根据已知的条件，顺利的选取合适的导线。

2 举例说明

2.1 已知条件

某电器部件的额定功率P=70W，供电电压U=12V，线路上的电压降ΔU1=0.1V，端子处的电压降ΔU2=0.2V，导线长度L=2m，导线采用铜质材料（对应导线电阻率ρ=0.01851Ω·mm2/m）、导线集数带来的电流减小系数α=0.9、环境温度带来的电流减小系数β=0.9。

2.2 计算过程

2.2.1 初定导线截面积

将式（1）和式（2）代入式（3）可得：

S=P*ρ*L/(U*(ΔU1+ΔU2)) （6）

2.2.2 确定导线最大可承受电流

将式（6）代入式（4）可得：

Imax=（10* P*ρ*L/(U*(ΔU1+ΔU2))+8）/2 （7）

将已知数值，即P=70W、U=12V、ΔU1=0.1V、ΔU2=0.2V、L=2m、ρ=0.01851代入式（7）可得：

Imax=（10×70×0.01851×2/（12×（0.1+0.2））+8）/2=7.60（A）。

2.2.3 查表

查询附表1可得：

Ib=9（A）

2.2.4 判断输出

再将α=0.9，β=0.9代入式（5）可得：

Iz= Ib*α*β=9*0.9*0.9=7.29（A）≤7.60（A）；

则Ib取下一个，即Ib=12（A），代入式（5）可得：

Iz=Ib*α*β=12*0.9*0.9=9.72（A）＞7.60（A）；

故输出标称截面积：

Sb=0.8 （mm2）。

2.3 小结

本节通过举例的方式，阐述了导线截面积的选择方法，可以让设计人员更好的理解并应用该方法。

3 利用Excel的辅助选择方法

3.1 表格制作

图2 输入输出参数结果

在表格中输入8个已知参数如图2所示，具体如下：

在E3框中输入：=C3/C4；

在E4框中输入：=C5+C6；

在E5框中输入：=E3*C8*C7/E4；

在E6框中输入：=(10*E5+8)/2；

在E7框中查询附表1后手动输入标称电流；

在E8框中输入：=E7*C9*C10；

在E9框中输入：=IF(E8>E6,E7,"请选较大一级Ib")；

在E10框中输入：=IF(E9=9,0.5,IF(E9=12,0.8, IF(E9=15, 1,IF(E9=20,1.5,IF(E9=28,2.5,IF(E9=38,4,IF(E9=50,6,IF(E9=70,10,IF(E9=100,16,"请选择合适的Ib")))))))))。

3.2 例证

选用2.1中的已知参数输入到Excel表格的相应位置，具体如下：

在C3框中输入额定功率P（W）：70；

在C4框中输入供电电压U（V）：12；

在C5框中输入线路上的电压降ΔU1（V）：0.1；

在C6框中端子处的电压降ΔU2（V）：0.2；

在C7框中输入导线长度L（m）：2；

在C8框中输入导线电阻率ρ（Ω·mm2/m）：0.0185；

在C9框中输入导线集数带来的电流减小系数α：0.9；

在C10框中输入环境温度带来的电流减小系数β：0.9；

则会在输出栏中自动输出相应的结果，具体如下：

在E3框中输出电器部件的额定电流I（A）：5.83；

在E4框中输出线路上的最大电压损失ΔU（V）：0.30；

在E5框中输出初定的导线截面积S（mm2）：0.72；

在E6框中输出导线可承受的最大电流Imax（A）：7.60；

在E7框中查询附表1后手动输出标称电流Ib（A）：9；

在E8框中输出折算后导线可承受的最大电流Iz（A）：7.29；

在E9框中输出最终标称电流Ibz（A）：请选择较大一级标称电流Ib；

在E10框中输出标称截面积Sb（mm2）：请选择合适的Ib；

由于标称电流Ib选择不合适，应选择较大一级的标称电流，故进行如下操作：

在E7框中查询附表1后手动输出标称电流Ib（A）：12；

在E8框中输出折算后导线可承受的最大电流Iz（A）：9.72；

在E9框中输出最终标称电流Ibz（A）：12；

在E10框中输出标称截面积Sb（mm2）：0.8。

由此可以确定该部件需要采用的导线截面积为0.8 mm2。

3.3 小结

本节主要通过Excel表格的辅助快速选择导线截面积的方法，利用该方法可以进一步降低对人员的要求。

4 总结

本文主要讲述了车用导线截面积的选用方法，然后通过举例说明的方式让设计人员更加容易理解该方法，最后利用Excel表格来帮助设计人员更加快速的掌握该方法。

A way to choose wires of vehicle

Zhang Chunhu, Xu Hongyou, Zheng Fengyun

（Guizhou Changjiang vehicle Co. Ltd., Guizhou Guiyang 550008）

As a major industry, vehicle design have had a great change. The vehicle is developing towords safety, convenient method, reliability, Intelligence. Electrical equipments is important in developping. Especially Intelligence internet vehicle, Electrical equipments are more complex. As a connect hub of all Electrical equipments, the safety, assembling convenient,dependence of wires are very important. All sorts of Electrical equipments need very kinds of wires, and the mojor difference of the wires is the cross-Sectional areas. In this article, we primarily introduce wires choosing method, it can accurately provide matching wires for vehicle design engineer by calculating, checking table, judgement and conclusion. The vehicle design engineer can master that approach soon by the examples, at last, it introduces how to use computer aided design to choose wires.

vehicle design; vehicle Electrical equipments; Cross-Sectional areas of wire

U463.6

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1671-7988(2019)13-217-03

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张春虎（1986-），男，汽车产品设计工程师，就职于贵州长江汽车有限公司汽车工程研究院。主要从事汽车产品设计与研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.13.073