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淺析汽車線束設計對汽車安全性的影響

文檔作者：張艷崔振亞徐順彭宏偉文檔來源：安徽江淮汽車集團股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月10日
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10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.17.026
淺析汽車線束設計對汽車安全性的影響
張艷，崔振亞，徐順，彭宏偉
（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）
摘 要：結(jié)合車輛線束燒蝕故障的原因分析，簡述熔斷絲在車輛線束設計中的作用，并根據(jù)實際應用，論述保證熔
斷絲與導線匹配可靠性的設計要點。
關鍵詞：線束燒蝕；線束設計；熔斷絲
中圖分類號：U462.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)17-69-03
Analysis The Influence of Vehicle Harness Design On Vehicle Safety
Zhang Yan, Cui Zhenya, Xu Shun, Peng Hongwei
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )
Abstact: Combined with the analysis of the cause of the harness ablation of vehicle, the role of fuse in the design of vehicle
harness is briefly described, and the design reliability of fuse and wire matching is discussed according to practical
application.
Keywords: harness ablation; design of wiring harness; fuse
CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)17-69-03
引言
隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車裝備日趨完善，越來越
多的電器、電子產(chǎn)品應用在汽車上。電子系統(tǒng)的使用不可避
免的使汽車電路越來越復雜，使用的線路和元器件越來越多。
提高了線路的設計、維修的難度和線束的復雜程度，降低了
整個電氣電子系統(tǒng)的可靠性。因為整車電路系統(tǒng)設計不合理
或可靠性不能滿足客戶使用要求，導致整車電路系統(tǒng)損壞故
障問題，甚至出現(xiàn)車輛自燃、起火等嚴重后果。根據(jù)消防部
門統(tǒng)計，在機動車火災中，近90%是汽車自燃。汽車自燃給
人和車帶來巨大的安全隱患。而線路故障，是引發(fā)車輛火災
的主要原因之一。因此整車電路系統(tǒng)設計工作顯得尤為重要，
本文就汽車電路線束自燃原因進行分析，并對整車電路系統(tǒng)
設計過程中熔斷絲及導線匹配設計要點進行論述。
1 線束燒蝕原因分析
1.1 過載
過載是指線路或者部件工作的負荷超過額定值,導致電
器電流過大，用電設備發(fā)熱。線路長期過載會降低線路絕緣
水平，出現(xiàn)短路甚至燒毀設備或線路。
1.2 短路
短路是指電流不流經(jīng)用電器直接由導線接通（稱閉合回
路），相當于直接連接電源兩極。電源短路時電路上的電流非
常大，使導線的溫度升高，嚴重時有可能造成自燃。
1.3 熔斷器與線路匹配影響
熔斷絲的選用需與導線線徑匹配，位置應合理布置，否
則會失去應有的電路保護作用。
2 熔斷器在車輛線束設計中的作用
2.1 熔斷器作用
熔斷器是汽車線路中的重要保護器件，俗稱保險絲，其
作者簡介：張艷，女，（1982-），碩士研究生，工程師，就職于安徽
江淮汽車集團股份有限公司。主要從事工作：商用車電氣系統(tǒng)設計。
萬方數(shù)據(jù)
70 汽車實用技術(shù) 2017 年第17 期
作用是保護汽車線路及用電器，防止大電流（過載）及短路
時，將電線或者電氣設備燒毀，并防止電氣過熱起火。
2.2 熔斷器工作原理
汽車熔斷器是一種當電路電流超過規(guī)定值和規(guī)定時間
時，能及時使電路斷開的熔斷式電路保護元件。熔斷器中的
熔片或熔絲用電阻率較高的易熔合金制成，或用截面積甚小
的良導體制成。線路在正常工作情況下，熔斷器中的熔絲或
熔片不會熔斷，一旦發(fā)生短路或嚴重過載、電流超過規(guī)定值
和規(guī)定的時間時，熔斷器中的熔絲或熔片應立即熔斷，起保
護電路和電器設備之用。
因此如何合理的匹配熔斷器及導線，對保證安全行車，
快速診斷汽車電路故障具有重要作用。
3 熔斷絲及導線匹配原則
3.1 保險線徑匹配流程
用電器保險與導線的選擇過程是：首先根據(jù)負載的額定
功率計算出負荷電流，除以一定的負荷余量率后選擇保險容
量大小，然后根據(jù)保險大小及環(huán)境溫度選擇導線。
1）負載電流計算
負載電流If，計算公式如下：
（1）
式中：If—負載電流；P e—負載額定功率；V e—負載額
定電壓；
Vd—電源電壓。乘用車一般為14.5V，商用車一般為27V。
2）保險的額定電流計算
保險的額定電流Ie （A）為保險的環(huán)境溫度額定電流（Ihe）
在保險的負載電流（Ibf）基礎上大于等于一個等級。
（2）
式中：Ibf—保險的負載電流，If—負載電流公式（1）R
—保險的負載余量率如表1 所示：
表1
High Current Fuse (JCASE Cartridge Fuse Rated 32V : 引
用Littelfuse 商品說明書的值以及JASO 610-1993）
環(huán)境溫度保險額定電流：
（3）
式中：Ihe—環(huán)境溫度保險額定電流
Ie -保險額定電流。根據(jù)保險廠家規(guī)定而選型
RR-保險的溫度折減系數(shù)，發(fā)動機倉內(nèi)溫度為80℃時的
值，駕駛室內(nèi)溫度為40℃時的值，具體數(shù)值需要根據(jù)選擇保
險廠家的特性曲線值而選定，如圖1。
圖1
High Current Fuse (JCASE Cartridge Fuse Rated 32V：引
用Littelfuse 商品說明書的值以及JASO 610-1993）。
環(huán)境溫度保險額定電流（Ihe）≧保險的負載電流（Ibf）
/溫度折減系數(shù)。
根據(jù)公式1、公式2、公式3 及負載功率、負載電壓選定
了負載的保險值。
3）導線材質(zhì)及線徑選擇
在確定保險絲的容量后，就可以進行線徑的計算和選擇
了。首先根據(jù)表一確定環(huán)境溫度，再根據(jù)導線的環(huán)境溫度確
定導線的材質(zhì)，再根據(jù)圖2 選擇合適的線徑。（以AVSS 線為
例）。
表2
圖2 周圍溫度對 AVSS 線額定電流影響
電線電流容量：
（4）
式中：Id—電線電流，I—電線環(huán)境溫度電流(A)（圖二），
N—電線線束衰減系數(shù)。
選擇的導線，應當滿足導線電流（Id）≧負載電流（If）。
表3
萬方數(shù)據(jù)
2017 年第17 期 張艷 等：淺析汽車線束設計對汽車安全性的影響 71
電線電流容量線束減低系數(shù) (引用JASO D611-2009 以
及JASO 609-2001）。
4）導線與保險絲的匹配校核
理論上車輛的車身、發(fā)動機都是接蓄電池負極的，在車
身上布置的電線導體與車身本體，中間是電線絕緣層、線束
外敷物（膠帶、波紋管等）、車身漆組成的絕緣電阻。汽車是
復雜不規(guī)律的環(huán)境下使用的，隨著絕緣老化或意外故障它們
之間的電阻就可能處在（0，+∞）某一阻值，導致了電線中
流過各種大小電流的情況成為可能。所以要求保險絲在各種
電流的環(huán)境下都要先于電線發(fā)煙而熔斷。
◆ 保險短時間熔斷電流：
（5）
式中：Idr—保險短時間熔斷電流；Ihe—環(huán)境溫度保險額
定電流；n—熔斷電流倍率（由表4 中查得）。
◆ 保險長時間熔斷電流
（6）
式中：Icr—保險長時間熔斷電流；Ihe—環(huán)境溫度保險額
定電流；
保險短時間熔斷電流Idr需要小于電線短時間發(fā)煙電流；
保險長時間（1000S）熔斷電流Icr 需要小于電線長時間發(fā)煙
電流；電線的短時間冒煙電流及長時間冒煙電流均由圖3 獲
得。
表4
( 引用JASO D611-2009 以及JASO 609-2001）
圖3
5）計算導線長限度
導線最大長度L為：
（7）
式中：L—導線最大長度；rh—環(huán)境溫度回路電阻；rT2
—環(huán)境溫度導線電阻。
環(huán)境溫度回路電阻：
（8）
式中：V e—負載額定電壓；Idr—保險短時間熔斷電流；
公式（5）。
（9）
式中：rT2—環(huán)境溫度導線電阻；r20—r20是在20℃下的導
體阻值
T2—導體最高使用溫度
3.2 熔斷絲與導線匹配實例
JAC 某車型，按照以上計算方法，得出部分負載熔斷絲
及導線選型如下：
表5
4 總結(jié)
上述計算方法與結(jié)果已在實際使用，并得到驗證.回路
的工作安全可靠。通過本文可以看，汽車線束的被動保護一
直是依靠保險絲，但保險絲有其局限性。隨著 CAN 網(wǎng)絡和
電力電子技術(shù)在汽車上的應用與發(fā)展，利用監(jiān)測電路電流、
電壓、絕緣性等數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理的智能配電模塊將會
成熟并普及。線束故障報警與故障診斷功能系統(tǒng)將實現(xiàn)，使
排查故障變的簡單而準確并提高了汽車安全性。
參考文獻
[1] 邢艷云,金曉紅等.汽車電器.北京.科學出版社.2009.10.1.
[2] 任鳳文.汽車電線束設計(1) [J].汽車電器. 2003.(4): 1-4.
[3] QCT 29106-2004 汽車低壓電線束技術(shù)條件. 2004.8.1.
[4] JASO D609-2001 低壓電線電流容量.2001.
萬方數(shù)據(jù)

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