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汽車中電子電氣設(shè)備越來越多,作為汽車神經(jīng)系統(tǒng)的線束也越來越重要。線束輕量化可以有效降低車身重量,提高燃油經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)在某種程度上也可以降低線束的成本。
小截面線束在整車上的應(yīng)用
汽車上用的線束線徑種類大概有20多種,且這些線束分布用在汽車上的不同位置,因此選擇線束要滿足周圍環(huán)境(如溫度、濕度、耐腐蝕等)的要求、用電設(shè)備和保險(xiǎn)絲及繼電器的電氣特性、車輛運(yùn)行中的機(jī)械特性,各個(gè)零部件還要滿足車輛的安裝要求,這是一個(gè)系統(tǒng)工程。
與傳統(tǒng)的銅線束相比,為了保證截面變小之后的機(jī)械性能,小截面線束一般采用合金方式,主要由CuSn、CuAg、CuMg和銅包鋼幾種形式。
下表列出幾種線束和傳統(tǒng)FLRY-A 0.35mm2線束的相關(guān)特性比較。
線種(FLRY) | 0.35mm2 | CuSn 0.13mm2 |
CuAg 0.13mm2 | CuMg 0.13mm2 |
線束截面積 | 0.35mm2 | 0.13mm2 | 0.13mm2 | 0.13mm2 |
變化率 | 65%↓ | 65%↓ | 65%↓ | |
強(qiáng)度 | >75N | >100N | >100N | >100N |
變化率 | 33%↑ | 33%↑ | 33%↑ | |
電阻 | 54.4Ω/km | 170Ω/km | 160Ω/km | 170Ω/km |
變化率 | 213%↑ | 194%↑ | 213%↑ | |
外徑 | 1.33mm | 1.05mm | 1.05mm | 1.05mm |
變化率 | 20%↓ | 20%↓ | 20%↓ | |
線重 | 4.5kg/km | 1.8kg/km | 1.8kg/km | 1.8kg/km |
變化率 | 60%↓ | 60%↓ | 60%↓ |
通過上表可以發(fā)現(xiàn)合金線束單位長(zhǎng)度的重量下降了60%,線徑下降大于60%,線束的整體外徑也降低了20%,抗拉強(qiáng)度在使用合金導(dǎo)體后還由于0.35mm2的銅導(dǎo)體,所以使用0.13mm2在很大程度上可以改善線束的重量和尺寸。
上表可見,小截面合金線束除了電阻外其余指標(biāo)都有很大改善。一般來說,信號(hào)線的電流很小,而且汽車線束本身長(zhǎng)度有限,所以即使電阻增加到170Ω/km所造成的回路電能和電壓降損耗也非常小,幾乎可以忽略,不會(huì)出現(xiàn)不良影響。
事實(shí)得出,0.13mm2線束承載電流的能力與0.35mm2的差距不大,因此是否0.13mm2線束可以全面代替0.35mm2線束呢?答案是否定的。雖然線束本身的抗拉強(qiáng)度由于0.35mm2線束,但其痛死結(jié)構(gòu)更細(xì),所以在超聲波壓接過程中更容易收到損傷,而超聲波焊接損傷或壓接國(guó)產(chǎn)的導(dǎo)體正常變形對(duì)壓接區(qū)域的機(jī)械性能影響比較大,也就是說超聲波壓接完成后的壓接連接處會(huì)有很大斷裂風(fēng)險(xiǎn)。此外,由于現(xiàn)實(shí)在升溫后的承載電流能力會(huì)下降,特別是電阻越大下降越明顯,所以小截面線束主要應(yīng)用于非震動(dòng)區(qū)域且環(huán)境溫度小于110℃,如車身線束、儀表線束等。而且由于0.13mm2線束的阻抗比較大,因此不能用于對(duì)電壓降要求比較高的回路上,現(xiàn)階段主要應(yīng)用于信號(hào)線,而非電源線上。
小截面線束工藝要求
使用信息合金細(xì)線束還需要考慮另一個(gè)技術(shù)問題,那就是進(jìn)行端子壓接時(shí),壓接工藝是否能夠滿足需求。一般來講,當(dāng)線束線徑非常細(xì)小的時(shí)候,端子壓接的質(zhì)量控制就比較困難,超聲波焊接就更不可能了。端子壓接時(shí)影響線束回來電氣特性的主要因素,一般按電壓降的大小來評(píng)估,要求電壓降越小越好,但在實(shí)際生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)車中無法實(shí)時(shí)控制電氣特性,通常通過控制其他的一些物理參數(shù)來間接控制電氣特性,比如剖面、拉脫力、SMBT(slow motion beding test)等。根據(jù)實(shí)際情況,在焊接細(xì)線束壓接端子時(shí)比較難控制的是拉拔力和SMBT兩項(xiàng)指標(biāo)。
由于0.13mm2線束的外徑更細(xì),只有1.05mm,絕緣皮更薄,導(dǎo)體單絲直徑只有0.158mm,因此對(duì)剝線的工藝要求更高。在斷線撥皮的過程中要保證導(dǎo)體沒有損傷斷裂,才能保證后續(xù)壓接過程的拉拔力符合要求,從而滿足電壓降的要求。所以一般要求在壓接過程中使用精度高的實(shí)時(shí)壓力監(jiān)測(cè),同歸對(duì)壓接力的監(jiān)測(cè)判斷導(dǎo)體是否損傷。
線束的裝配過程中要注意0.13mm2線束的布置,因?yàn)?.13mm2的壓接后機(jī)械性能原因,不能使它成為受力的線,因此可以考慮在接插件末端增加1-2mm的長(zhǎng)度以減少應(yīng)力,提高汽車線束的可靠性和安全性。
用0.13mm2合金細(xì)線束替代傳統(tǒng)的0.35mm2線束在技術(shù)上是可行的。但線束是多種零件的結(jié)合體,線束需要和合適的接插件配合,就需要有滿足要求的端子。該技術(shù)的推廣將推動(dòng)市場(chǎng)前進(jìn),對(duì)車輛輕量化的貢獻(xiàn)會(huì)加大。
汽車線束輕量化是減輕汽車自重的手段之一,小截面合金線束重量輕、線徑小,將會(huì)成為今后的去死,越來越多的主機(jī)廠正在推廣小截面線束。