連接汽車的電氣電子部件并使之發(fā)揮功能的電線束，就是起汽車中“神經(jīng)與血管”的作用。線束是由構(gòu)成電路的電線組成，它既要確保傳送電信號，也要保證連接電路的可靠性，向電子電氣部件供應規(guī)定的電流值，防止對周圍電路的電磁干擾，并要排除電器短路。
汽車的線束從功能來分，有傳遞傳感器輸入指令的信號線和運載驅(qū)動執(zhí)行元件(作動器)電力的電力線二種。信號線是不運載電力的細電線(光纖維通信)，電力線則是運送大電流的粗電線。例如信號電路用的導線截面積為0.3、0.5mm2；在電機、執(zhí)行元件用的導線截面積為0.85、1.25mm2，而電源電路用導線截面積為2、3、5mm2；而特殊電路(起動機、交流發(fā)電機、發(fā)動機接地線等)則有8、10、15、20mm2不同規(guī)格。導線截面積越大，電流容量也越大。電線的選擇，除了考慮電氣性能外，還要受到車載時物理性能的制約，因此其選擇范圍很廣。例如，出租汽車上的頻繁開/關的車門和跨越車身之間的電線應該由撓曲性能良好的導線構(gòu)成。在溫度高的部位使用的導線，一般采用絕緣性和耐熱性良好的氯乙烯、聚乙烯包覆的導線。近年來，微弱信號電路使用的電磁屏蔽線也不斷增加。
另外，連接線束與電子、電氣部件、電路的重要部件——接插件近年來也不斷進行改進。例如采用電阻焊制造的車用接插件與新型線束材料成功應用于車頂模塊(roof module)上。
隨著現(xiàn)代汽車安全性、舒適性及環(huán)保要求的不斷提高，汽車上的電路數(shù)量與用電量顯著增加，從而使大量線束在有限的汽車空間中如何更有效合理布置已成為汽車制造業(yè)面臨的問題。本文以汽車線束為中心，并對車載通信技術(shù)的現(xiàn)狀與今后發(fā)展動向作概要介紹。
汽車線束的發(fā)展概況
汽車線束為了適應車輛的高功能化和用戶需求的多樣化，在車上占用空間逐漸擴大。而事實上，為了提高汽車的燃油經(jīng)濟性和減輕重量，電線本身從原來的AV線不斷減少直徑，經(jīng)過AVS線到AVSS線。線束直徑不斷減少。而且近年來多路傳輸技術(shù)(車載局域網(wǎng)(LAN))的應用使得電路數(shù)大為減少。圖1表示1800～2000mL排量級的乘用車上的電路數(shù)與線束最大直徑的變化過程。但是從線束的發(fā)展趨勢來看，其車載數(shù)量仍然在增加，而在高級轎車上 電路數(shù)甚至超過2000個。
作為減輕線束重量的有效方法之一是電源電壓采用42V。從電動動力轉(zhuǎn)向(EPS)或電動空調(diào)裝置等要求大電力負荷來看，由于在不增加電流的條件下(電線截面積不增加)有可能增加電力供應,因此被認為是一種有效方法。另一方面,隨著電源電壓上升,也發(fā)生電磁噪聲或漏電等安全問題,不得不采取帶屏蔽的導線或防水接插件,于是又使線束的重量增加。因此,隨著車載局域網(wǎng)應用的普及,要求采用對電磁干擾具有高屏蔽特性的導線材料。
在上世紀90年代以來，以歐、美、日汽車整車公司為中心，不斷推廣使用模塊化生產(chǎn)方式，作為模塊內(nèi)配線介質(zhì)，采用平面配線材料例如柔性化印刷電路(FPC：flexible printed circuit)或柔性化平面電纜(FFC：flexible flat cable)。在模塊中特別是配線空間非常有限的車頂、車門及配電板(Console)中，作為兼顧擴大車廂空間與提高線束布置有效性的方法，預計在今后將會進一步推廣。
隨著柔性化印刷電路應用于模塊，以及電子部件的裝配或傳感器部件的集成化，從而使配線材料向高功能方向發(fā)展。例如FPC在儀表板上的應用與膜片(membrane)支承傳感器或在天線上應用，就是很好的實例。
在多路通信功能方面，由于通信量增加以及擴大在安全功能方面的應用與多媒體信息的獲取，在這種發(fā)展形勢下向更高速、高可靠性的通信協(xié)議發(fā)展。預計今后，不僅在車輛內(nèi)部，而且在道路與車輛之間，車輛與車輛之間等領域，網(wǎng)絡技術(shù)將進一步獲得應用。導線作為汽車內(nèi)部的通信介質(zhì)，將向高速化、耐電磁干擾而且向“光化”(即采用光導技術(shù)發(fā)展方向)變化。
車用線束的高電壓化(42V)
由于線束電源電壓高壓化，使消耗電流降低，電線直徑減少，因此為線束輕量化與提高線束在車上的組裝方便性提供了可能。可是，電源電壓從現(xiàn)有的14V提高到42V，約提高2倍，就會產(chǎn)生很多必須解決的課題，
·泄漏
·短路
·電蝕
·電磁噪聲
·電弧放電
其中最重要也是最不易解決的是電弧放電。電弧放電是指通電中，當觸點或端子分離時發(fā)生的放電現(xiàn)象。在42V場合，這時稱為穩(wěn)定電弧就會發(fā)生。這種電弧與14V電源電壓相比，延續(xù)時間長，其放電能量也非常大。電弧的中心溫度高達幾千度，這是非常危險的現(xiàn)象。
特別是插接件拔出時發(fā)生的電弧放電，由于與用戶直接接觸，因此盡早采取相應保護措施。以下介紹如何防護插接件的電弧放電的措施。
● 采取最優(yōu)化的端子材料
● 有效分散端子雙觸點的電弧放電能量
● 改進插接件殼體以提高插接件的拔出速度
● 采用磁鐵消除電弧放電
其中，在大中電流通過場合，被認為對電弧放電最有限制效果的是采用磁鐵。這是指，通過磁場的作用，使電弧發(fā)生扭曲，增加觸點之間的間隙也具有同樣的效果。例如Fujikura公司就開發(fā)了這種技術(shù)，通過附加磁場方法與使磁通量密度最優(yōu)化，成功地使電弧放電能量穩(wěn)定下降。
該公司除了線束部件外，還開發(fā)了熔斷器與搭載繼電器的42V用電源箱(R/B,J/B)或42V三相同步電機用線束總成等。采用R/B、J/B 42V電源箱，特別在發(fā)動機艙容易沾水的地方，漏電、電蝕等影響尤為顯著，因此必須適當規(guī)定電路之間距離。當采用線束總成時，限制電磁噪聲是重要課題，因此要開發(fā)專用屏蔽式線束及有效防水的插接件。所以說，在采用42V電壓方面，確實為解決有關課題作出了努力，但是由于采用屏蔽結(jié)構(gòu)與防水結(jié)構(gòu)而使重量增加。為此，在采用42V電源時必須有針對性地采取措施，對不必要部件要加以剔除，而且在采取措施方面，也要講究保護程度，分門別類，仔細分析。這是今后重要的思路，不過，迄今42V只應用于高級轎車上，而用于普及型轎車方面的開發(fā)還剛剛開始，因此，當應用42V電氣系統(tǒng)時必須對整車的成本作平衡分析，這也可以說是42V技術(shù)的共同課題。
迄今，有關42V的研究開發(fā)的世界團體是麻省理工學院(MIT)的咨詢機構(gòu)。日本Fujikura在1999年開始加入該組織，并且參與活動。目前，日本、歐洲與美國通過合作正在制定42V標準?？梢云诖?，由于制定42V標準，將降低部件成本，以加速42V電源的普及。
實施42V電氣系統(tǒng)將從雙電壓(14V、42V)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)起步，逐步過渡到單一42V電氣系統(tǒng)，需要多長時間才能完成由14V向42V轉(zhuǎn)變，取決于汽車電子技術(shù)的發(fā)展和消費者承受能力。
（轉(zhuǎn)載）
