浅析汽车线束设计对汽车安全性的影响

刘锦文

（深圳市蓝晟电子有限公司，广东 深圳 518000）

一、前言

随着科学技术的飞速发展，汽车设备也越来越完善。不可规避地是由于电子系统在汽车上的广泛应用让线束愈来愈复杂，并且对于电路和部件的使用愈来愈多。它提高了电路设计和维护的难度以及线束的复杂性，从而使整个电气和电子系统的可靠性的质量下降。汽车连接器用于连接汽车电路的连接点，它是汽车的重要组成部分。其质量直接影响电力或信号的传输效果。连接器烧蚀是一种常见的故障模式。它指的是在使用连接器期间护套熔化和燃烧的现象，这导致连接器功能的丧失。

在整辆汽车电路系统上来说，由于其设计的不合理或者是其可靠性未能使客户满足，这就使得整辆汽车的电路系统出现各种各样的问题，就会引起车辆的自燃至起火等非常严重结果。在机动车火灾事故上，经消防部门的统计，接近90%的火灾事故是由汽车自燃引起的。汽车自燃现象不仅给人和车还给社会进步带来了很大对的安全隐患。汽车电路的故障是导致车辆自燃的主要因素之一。因此，车辆电路系统的设计尤为重要。通过对汽车线束自燃因素进行深度剖析，分别对整辆汽车电路设计过程中的导线匹配设计和熔断丝进行相关的阐述。

二、线束烧蚀原因分析

（一）过载

线束过载是指线路或组件过载，其固定额定值超过负载，导致线束电流过大，导致电气设备发热。电路线路长时间超载就会使线束的绝缘性能降低，这就会使汽车设备或电路短路以至于废弃。

（二）短路

短路意味着电流不流过通过导线直接连接的电器（称为闭环），就等于电源两极之间的直接连接。电源在短路时，有一个非常重要的物理现象，就是使得局部电路上的相关电流非常大，相应的导体温度就会升高，当情况严重时，可能会引起汽车自燃。

（三）熔断器与线路匹配影响

保险丝的选择应与电路的线径进行相关的匹配，并合理布置保险丝的位置，不然电路的保护功能就会丢失。

（四）连接器自身因素

在连接器本身组成上的因素来说，连接器作废的原因有三个方面的影响：产品密封，端子的载流能力和材料选择。

三、熔断器在车辆线束设计中的作用

（一）熔断器作用

保险丝主要的功能是保护汽车电路。它的功能主要是对汽车的电路和电器进行深度保护，避免电流超载和由此引起的短路现象、接线或汽车电气设备的燃烧、电气过热和起火。

（二）熔断器工作原理

保险丝是一种保护电路的元件，当汽车电路的电流超过其最大电流和时间承受值时，可以即时使电路发生断开行为。保险丝中的熔片或熔丝由具有高电阻率的易熔合金或具有小横截面积的良导体制成。当汽车设备工作正常时，保险丝中的熔丝或熔片不会有任何不良现象发生。只要汽车设备超出电路负荷时，其熔片或熔丝就会立刻断开，从而使电路和电器设备得到保护。因此，如何合理地匹配保险丝和电线在确保汽车电路故障的安全驾驶和快速诊断方面起着重要作用。

四、熔断丝及导线匹配原则

电气保险和导体的选择过程如下：首先，根据负载的额定功率计算负载电流，然后在除以一定的负载余量率，之后再选择保险容量，然后根据保险规模和环境温度进行导线的选择。

五、解决方法

汽车连接器通常由护套和端子组成。端子是连接器的核心组件，负责提供对电信的访问，并在联系接口处形成可靠的联系。护套负责固定终端，并为终端提供机械和环境保护。通过分析现有线束插件故障的原因，根据问题点进行护套和端子结构进行插件满足线束的性能要求的确认。

（一）导线材质及线径选择。

在确定熔丝容量之后，可以首先进行计算和选择线直径。首先已知数据确定环境温度，再根据导线的环境温度确定导线的材质，根据电线电流容量线束减低系数来进行所需导线材质的确定。

（二）材料选择问题

护套和端子时组成汽车连接器的主要部件，所以，其相关材料的选择也应该以选择护套和端子的材料为主。端子材料选择不当可能导致接触问题，最终影响导电性，或端子本身不能满足导电性要求。如果没有正确选择护套材料，可能会出现绝缘，耐电压和耐温等问题，使连接器不能满足使用要求。

（三）端子的材料选择

在选取端子的材料时，应该需要将实现功率或信号传输的能力考虑进去，也就是材料的导电性能。关于动力传输，应采取具有高导电性能的材料，这样就可以抑制大量的焦耳热的产生。关于信号传输，采取高导电功能的材料可以使汽车电路中的电压损失达到最低。当汽车连接器用于不同的环境时，由于环境温度通常变化很大，当环境温度高时，对连接器端子材料的抗应力松弛性的要求很高。

（四）护套材料选择

汽车连接器护套的常用材料有聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT），聚酰胺等。在进行护套材料的选择时，应对护套的主要功能进行考量，即对其绝缘性和耐腐蚀性（终端的固定和保护）。关于在高温环境下工作的连接器，考虑的应该是护套材料的耐热性。

通常，普通材料的护套的绝缘性能够经过准确的设计来尽量的满足连接器的使用要求。利用连接器的应用环境来进行耐腐蚀性的选择，而耐温性的选择应以环境的温度水平为准。当由于护套材料选择不当导致连接器烧蚀时，护套材料的耐热性失效是主要原因。在实践中，汽车线束设计通常选择利用由连接器制造商限制的额定电流的端子。当端子在发动机舱等高温环境下使用时，由于载流量的变化会引起异常加热，最终导致鞘管烧蚀甚至汽车燃烧事故。对于大电流的情况，应考虑连接器的温升，并应根据温升曲线确定端子的载流量。

六、结束语

通过本文可以看，汽车线束的被动保护一直是依靠保险丝和连接器自身组成，但保险丝和连接器自身组成有着局限性。在汽车行业中，随着CAN网络和电力电子技术的应用和发展，利用监测电路的电流、电压和绝缘数据处理数据的智能分配模块将日趋成熟和普及。线束故障报警和故障诊断功能系统的完善，使故障诊断变得简单准确，提高车辆安全性。在汽车线束设计中，应根据电路电流、环境温度和服务位置的防水要求选择连接器，以免在使用过程中出现连接器烧蚀现象。