汽車線束優(yōu)化探

　　不管是設(shè)計(jì)一款新車型，還是在原有車輛基礎(chǔ)上進(jìn)行電氣設(shè)備的增加，一般都會(huì)涉及線束的增加或優(yōu)化。

　　首先我們要明白，汽車電氣設(shè)備的特點(diǎn)是：低壓直流，單線制，負(fù)極搭鐵。當(dāng)然，能進(jìn)行汽車線束優(yōu)化設(shè)計(jì)的，都是一些對(duì)電氣和汽車相當(dāng)專業(yè)的人員進(jìn)行了，市場(chǎng)上的汽車裝飾美容店，大多都是能用就是正常，保險(xiǎn)跳了、線束燒了、設(shè)備冒煙了就換種接法，換個(gè)設(shè)備。這不算是專業(yè)，當(dāng)然也不是瞎搞，算是業(yè)余的專業(yè)人士了。
                                                                

　　我們本次主要探究線束的排布和線束的線徑選擇優(yōu)化，在實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上，如何做到穩(wěn)定、節(jié)省材料、便于安裝等。這里就不以實(shí)車線束來探究了，我們選擇幾個(gè)元件和相對(duì)位置進(jìn)行。因?yàn)椴还苁窃燔囘€是改裝，若是從功能實(shí)現(xiàn)上來說，只要有開關(guān)、電源、導(dǎo)線、負(fù)載，再確定各自的相互位置，使用導(dǎo)線將元件依據(jù)規(guī)則進(jìn)行連接即可。我們假設(shè)需要增加兩個(gè)燈泡，同時(shí)需要兩個(gè)開關(guān)分開控制。材料如下?！　?/p>

　　元件如下

電源	電壓12-14V	電池容量90Ah
開關(guān)S1、S2	電壓250VAC/DC	電流15A
燈L1	電壓14V	功率5W
燈L2	電壓14V	功率21W
導(dǎo)線	電壓500VAC	材質(zhì)多芯銅

　　依據(jù)上表及，繪制電路線束簡(jiǎn)圖。連接線加工

　　從圖中可以看出，總共使用導(dǎo)線34.4米，且不論成本等因素，這么布線，功能實(shí)現(xiàn)上肯定是沒有問題的。這也是大多數(shù)業(yè)余人員或者修理廠增加線束時(shí)的操作方法，不管什么電壓電流功率，感覺上可靠就這么用，布線上也是直來直去，當(dāng)然，大多數(shù)時(shí)候，采用的導(dǎo)線都是比較粗的，所以很少出現(xiàn)過載燒壞的情況，新聞上所出現(xiàn)的哪些，屬于極少數(shù)接線不當(dāng)或功率過大導(dǎo)致的線束過熱，造成車輛起火。這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)線束時(shí)，不能僅僅考慮功能的實(shí)現(xiàn)，還應(yīng)考慮現(xiàn)實(shí)環(huán)境的其他因素，尤其是電流和溫度，當(dāng)然也不能因?yàn)榕缕鸹?，就能粗就粗，這么做，除了顯示出設(shè)計(jì)人員的水平很菜，還表現(xiàn)出對(duì)車輛成本把控的失控。對(duì)線束不了解，后期再在線束上增加部件或更換新元件，就更加手足無措。為車輛的安全埋下隱患。

　　布線大致走線有了，接著就是對(duì)走線位置方向一致的，功能相同的進(jìn)行合并，減少線束中線的數(shù)量，節(jié)約成本的同時(shí)，增加穩(wěn)定性，從圖中可以看出，正極供電線一部分出現(xiàn)了重合，接地線也有一部分重合了。一但涉及到并線，就需要考慮原有線束的電流了，以確定新線需要多大的直徑，合適的同時(shí)防止過載。接下來計(jì)算下L1、L2的電流大小。燈泡為純阻性負(fù)載，P=IU，電路中若有其他元件，如感性負(fù)載，請(qǐng)注意參看負(fù)載銘牌。

　　L1：

　　當(dāng)電壓為14V時(shí)，I1=5W/14V=0.357A。

　　L2：

　　當(dāng)電壓為14V時(shí)，I2=21W/14V=1.500A。

　　考慮到蓄電池供電的情況，會(huì)出現(xiàn)12V供電，計(jì)算當(dāng)電壓為12V時(shí)，L1、L2的電流。

　　R1=142/5=39.2歐姆，

　　R2=142/21=9.3歐姆。

　　I1’=12/39.2=0.306A，

　　I2’=12/9.3=1.286A。

　　電壓下降時(shí)，電流也變小了，此處我們只考慮電流最大的情況，則各線束上的電流為：

　　001A-002-000A電流為0.357A

　　001B-003-000B電流為1.500A

　　001、000電流為1.875A

　　接下來我們需要對(duì)線束的線徑做下優(yōu)化，電流知道了，那么電線到底會(huì)不會(huì)超載，需要一個(gè)具體的量去衡量，而不是靠感覺和經(jīng)驗(yàn)。

　　在銅線中，截面積2.5平方毫米以下的，載流量一般取導(dǎo)線截面積的9倍。

　　同樣不是所有線徑都可以用的，行業(yè)對(duì)銅線有相應(yīng)的規(guī)則，就像我們?nèi)∮秒娮枰粯?，你要使用一個(gè)1.1K的電阻，就得1K加100歐的方式，銅線的截面積也有相應(yīng)的規(guī)則，除非你定制，考慮成本，使用標(biāo)準(zhǔn)就可以。

截面積mm2	0.5	0.75	1.0	1.5	2.0
電流A	4.5	6.75	9	13.5	18

　　這些電流都是經(jīng)常使用時(shí)的載流量，實(shí)際可以短時(shí)間超載。依據(jù)載流量，選擇導(dǎo)線后，電路圖優(yōu)化如下圖4，因?yàn)槠嚲菃尉€制，車身屬于鋼鐵金屬結(jié)構(gòu)，作為電源系統(tǒng)的負(fù)極，所以負(fù)載可以選擇就近搭鐵。

　　至此，線束滿足了基本供電需求，同時(shí)線束也完成了優(yōu)化，但是實(shí)際使用中，還應(yīng)考慮使用環(huán)境的溫度變化、線束承受的拉力、線束的走向及布置形式、環(huán)境的濕度、周圍電磁場(chǎng)的影響等，為了避免這些因素的作用，在一般負(fù)載線路中，會(huì)留有1倍到1.5倍的余量，避免線束發(fā)熱或其他異常。

　　此處按1.5倍余量進(jìn)行。

　　001A-002-000A電流為0.8925A，

　　001B-003-000B電流為3.75A，

　　001、000電流為4.6875A，

　　線束也不能與之前匹配了，重新優(yōu)化線束后

　　001A-002-000A電流為0.8925A，線徑0.5，長(zhǎng)度11米

　　001B-003-000B電流為3.75A，線徑1.0，長(zhǎng)度8.2米

　　001電流為4.6875A，線徑1.0，長(zhǎng)度2.3米

　　000電流為4.6875A，線徑1.0，長(zhǎng)度0.1米

　　原理上，已經(jīng)結(jié)束，接著就是需要測(cè)繪線束的線束圖了，這包含了使用什么樣的插件，使用什么線束包覆材料，使用什么樣的接頭等等，還有工藝要求等。這些相關(guān)的規(guī)定組合到一起，才會(huì)組成一根線束的成品，最后制造完成，進(jìn)行電氣導(dǎo)通測(cè)試即可算是合格了。

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