汽車電線束設計中容易產(chǎn)生的問題解析

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學習與交流汽車電線束設計中容易產(chǎn)生的問題解析.精品文檔.汽車電線束設計中容易產(chǎn)生的問題解析 概論：隨著人們對汽車安全性、舒適性、經(jīng)濟性的要求不斷提高，電控單元在汽車上的應用越來越多。各控制單元交換的數(shù)據(jù)也越來越復雜，這就要求電線束的設計必須具有優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸性能，同時要求節(jié)省空間，減少汽車自身的重量。關(guān)鍵詞：電線束、接地、屏蔽、電源一、 概述電線束在整車中的作用是將電器系統(tǒng)的電源信號和數(shù)據(jù)信號及傳遞和交換，實現(xiàn)電器系統(tǒng)的功能和要求。在汽車的電線束的設計中，應該著重考慮以下幾個問題：一、 電源問題；二、 接地；三、 導線選擇；四、 信號間的干擾；五、 其

2、他問題。 對以上問題的處理直接會影響到線束的質(zhì)量和可靠性。二、 電源問題我們知道電路都遵循近路原則，在電源的設計和分配中，必須遵循這一原則，要求在電路設計及其線束設計的過程中，電路的距離盡可能的短，并且盡量不出現(xiàn)繞路的情況。如下圖所示：電器1電源 電器2電器3 圖一這樣電路中就沒有遵循此原則，線路中就存在繞路的情況。同時，我們知道電器元件的工作也會有一定的波動，那么在這樣的線路中，在電器1、2、3中產(chǎn)生的波動就可能在主電路上產(chǎn)生疊加，這樣就會影響電器件工作的穩(wěn)定性和準確性。所以在電路和線束的設計中應該避免這種情況的發(fā)生。所以應該進行如下圖的更改：電源電器3電器1電器2 圖二這樣就不會出現(xiàn)繞路的

3、情況，也提高了電器件工作的穩(wěn)定性。同時要求電路靠近電源，那么，就會減少在線束中的打卡點，這樣就會導致線束的直徑不斷的增加，從而導致成本和質(zhì)量的增加。而實際上也不是所有的用電器就要求采用這種接法。因為用電器對電源波動的敏感性是不一樣，要就也不盡相同，所以在電路設計中也應該區(qū)別對待。比如，一些傳感器和執(zhí)行器對電源波動的要求高，那么我們就有這種方式。還有一些對電源要求特別高傳感器和執(zhí)行器，我們則把電源提供給控制單元，然后經(jīng)過控制單元處理后，再提供給這些傳感器和執(zhí)行器，比如，空氣流量計，電子節(jié)氣門等。另外，還有一些用電器對電壓的波動就沒有多大要求，這樣就可以用第一種方式，來減少導線的用量，以降低成本和

4、質(zhì)量，比如，燈，點煙器，加熱器等。此外在電源的分配和保護的問題就不在這兒贅述了。三、 接地問題汽車使用直流電，采用串聯(lián)、并聯(lián)或者串并混聯(lián)電路，所有電路都有正極和負極。一般汽車電路都采用單線制，即蓄電池正極線直接與各用電設備連接，蓄電池負極線直接搭在車架金屬件上，用電設備的負極線也搭在車架金屬機件上，利用發(fā)動機和汽車底盤的金屬體作公共通道，這種負極線與車體相連接的方式就稱為搭鐵。用負極搭鐵具有對電子器件干擾少，對車架及車身電化學腐蝕小，聯(lián)接牢固的優(yōu)點，絕大多數(shù)汽車是負極搭鐵。汽車上一般有兩條以上主搭鐵線，其中一條是蓄電池負極電線，另一條是發(fā)動機與大梁之間的搭鐵線。在接搭鐵線的時候我們需要注意二個

5、問題：1、 搭鐵線的接法；2、 搭鐵點的分布。 我們知道在車上不可能讓每個用電器都單獨搭鐵，必然要把某些用電器的搭鐵線合并在一起，那么接法就用如下的兩種，簡示如下：電器3電器2電器1電器3電器2電器1 圖三 圖四在接地的時候有個就近原則，就是在用電器的附近搭鐵，這樣就可以將在某一范圍內(nèi)的用電器的地合并在一起。就有以上兩種方案。在第一種方案（圖三）中，我們在線束中設計一個打卡點。然后在連接到車身上，其優(yōu)點是可以減少導線的使用，降低了線束的直徑與質(zhì)量，但是，這個也會引起和電源在打卡同樣的問題，就是接地信號會相互干擾。第二中方案（圖四），就可以降低這種干擾，但是他增加了線束的使用量。一般對于控制單元

6、、傳感器、儀表等的地使用第二種方法，而對與燈具、風扇等就可以使用第一種方法。再者在選擇搭鐵點時，我們必須要將電子地和功率地區(qū)分開來，也要將模擬地和數(shù)字地分開來接，以避免信號間的相互干擾，因為他們對的沖擊是不同的，而這種對地的沖擊會影響較敏感的電子電器元件的工作。但是對同一控制器而言，而不能將兩者分開太遠，因為，如果兩者距離過遠，那么兩者間的電位差就越大，那么對同一控制器而言，地電位就存在比較大的差異，這個也會影響用電器的工作。二、我們知道在車身上，控制單元的地和電器負載的功率地是不同，在控制單元中，為了保證各種傳感器和執(zhí)行器的工作，控制單元就引一個地到車身，這個稱之為參考地，而其他傳感器的地就

7、直接和控制單元相連，然后通過控制器的內(nèi)部在和參考第相連，這樣在控制單元就會把這個參考地的電位鉗制在零電位，同時將車身上雜波去除。而其他電器負載就搭鐵點作為參考電位。這兩者之間是不同的。車身搭鐵的分布，在電路中，電源都會由最近的地方回到電源的負極。 那么就要求我們在設計搭鐵點的時，充分考慮其布置，保證電源都能回到蓄電池的負極，而不會對其他的地造成影響。在圖五中，我們表明了蓄電池的位置和A、B、C、D、E五個搭鐵點?，F(xiàn)在我們用A、B、E三個搭鐵點做簡單的分析。如果E作為控制單元的參考地，A為電器負載的功率地。分析一下他們回到電源負極的情況。從A到電源負極回路會沿著紅色的線1回到負極，E則沿著線2回

8、到電源負極。 圖五 如果將E點換成B點,那么就會產(chǎn)生以下的情況，如圖六所示： 圖六我們看B會沿著紅色的線2回到蓄電池的負極，而A會到什么地方，前面說過，控制單元的參考地的電位也是零位，那么電源就會回到最近的零電位，那么A就沿著紅色的線1到B，而這個不是電源的負極，那么就控制單元的地受到A的沖擊，這樣就影響了B的工作，如果這個電流很大，超過了控制器可以承受的范圍，那么就有可能將控制器損壞，所以在整車搭鐵點的分布，我們務必要避免這樣的分布，也是要求控制單元的地盡量靠近蓄電池負極的原因。搭鐵對整個電路而言非常重要，搭鐵不良的現(xiàn)象很容易發(fā)生。例如發(fā)動機搭鐵線緊固螺栓松動，或者重接搭鐵線時隨便安裝，或者

9、搭鐵線接頭腐蝕電阻增大，這些都會造成接觸不良，迫使電流試圖通過另外的回路，引起電壓下降或工作失效。搭鐵不良會造成電氣線路許多顯性或隱性故障。在點火系統(tǒng)上，如果發(fā)動機搭鐵不良，就會造成火花塞的火花弱，汽車動力減弱。在現(xiàn)代汽車上，搭鐵不良還會造成點火電子模塊損壞。在啟動電路上，如果發(fā)動機搭鐵不良，會造成起動機轉(zhuǎn)速減慢，電樞發(fā)熱，時間稍長還很容易燒毀起動機。在燈光電路上，如果燈具搭鐵不良，會造成燈光不亮或者燈光暗淡，便行車增添危險。四、 導線的選擇在這里我們所說的導線的選擇值的是普通導線、雙絞線、屏蔽導線的選擇。我們道電線束在整車中的作用是將電器系統(tǒng)的電源信號和數(shù)據(jù)信號及時傳遞和交換，而導線就起著連

10、接的作用。通常傳輸?shù)挠校娫葱盘?、頻率信號，電阻信號，電壓信號等等。對于一般的電源信號或者比較強的，不易受干擾的信號，我們用普通的導線就可以滿足信號質(zhì)量的要求了，但是對于某些弱的信號或者易受干擾的信號，就需要選擇雙絞線或者屏蔽導線。這兩種導線都可以有效地避免信號的干擾，保證信號傳輸?shù)募皶r正確，以下簡單的介紹一下這兩種導線的使用。雙絞線和屏蔽線的用途其本相同，一般車上的CAN線，弱信號的線都會用到雙絞線，而對于不同的信號我們對絞轉(zhuǎn)的數(shù)量有著不同的要求，比如，我們對曲軸位置信號，爆震信號，就要求在一米之內(nèi)必須有三十三個以上的絞轉(zhuǎn)。如下圖所示： 圖七對于屏蔽線而言，一般要求屏蔽層一端接地，一端懸空。

11、在使用的時候我們還應該注意一個問題，我們知道車身地本來就是不干凈的地，如果將屏蔽線的地接在車身，那么就會降低甚至破環(huán)屏蔽的效果，所以應該將地接在控制單元的參考地上，或者直接用雙絞線。對于某些對信號的質(zhì)量要求特別高的，則可以用屏蔽雙絞線。從成本上而言，由于屏蔽線要比雙絞線貴得多，所以在同等的情況下，優(yōu)先選用雙絞線。五、 信號的干擾在以上的三個問題中，都會造成信號的干擾，也提出了一些降低干擾的方法，比如更改接線方法，注意搭鐵的方法和位置，根據(jù)不同的要求選擇導線。以下在簡單說明以下幾種干擾：A、 導線間的電容；B、 導線間相互的感應；C、 導線的自感；D、 導線的電阻；E、 導線和端子間的接觸不良。 以下分別介紹：A、我們知道在兩根導線之間是存在電容的，兩根導線間的電容可以用以下的公式進行計算： C= 其中: C：兩導線間的電容； 0 ：在真空中的絕緣常量； ：相關(guān)的絕緣常量（尺寸、材料） l：導線的長度 a：兩導線中心線間的距離； d：導線的直徑。 圖八 由以上的公式可以，導線間的電容和導線的長度成正比，和