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车用线束与CAN总线控制车内通信技术动向
2018-06-30

在现代汽车上,电子控制系统与线束有着亲密关系。假如把微机、传感器与执行元件的功用用人体来比喻,能够说微机相当于人脑,传感器相当于觉得器官,执行元件相当于运动器管。显然,只要头脑和各种器官,没有神经和血管,人体的手足将不能发挥应有的功用。

衔接汽车的电气电子部件并使之发挥功用的电线束,就是起汽车中“神经与血管”的作用。线束是由构成电路的电线组成,它既要确保传送电信号,也要保证衔接电路的牢靠性,向电子电气部件供给规则的电流值,避免对四周电路的电磁干扰,并要扫除电器短路。
汽车的线束从功用来分,有传送传感器输入指令的信号线和运载驱动执行元件(作动器)电力的电力线二种。信号线是不运载电力的细电线(光纤维通讯),电力线则是运送大电流的粗电线。例如信号电路用的导线截面积为0.3、0.5mm2;在电机、执行元件用的导线截面积为0.85、1.25mm2,而电源电路用导线截面积为2、3、5mm2;而特殊电路(起动机、交流发电机、发起机接地线等)则有8、10、15、20mm2不同规格。导线截面积越大,电流容量也越大。电线的选择,除了思索电气性能外,还要遭到车载时物理性能的限制,因而其选择范围很广。例如,出租汽车上的频繁开/关的车门和逾越车身之间的电线应该由挠曲性能良好的导线构成。在温度高的部位运用的导线,普通采用绝缘性和耐热性良好的氯乙烯、聚乙烯包覆的导线。近年来,微小信号电路运用的电磁屏蔽线也不时增加。


另外,衔接线束与电子、电气部件、电路的重要部件——接插件近年来也不时停止改良。例如采用电阻焊制造的车用接插件与新型线束资料胜利应用于车顶模块(roof module)上。


随着现代汽车平安性、温馨性及环保请求的不时进步,汽车上的电路数量与用电量显著增加,从而使大量线束在有限的汽车空间中如何更有效合理布置已成为汽车制造业面临的问题。本文以汽车线束为中心,并对车载通讯技术的现状与今后开展意向作概要引见。


汽车线束的开展概略


汽车线束为了顺应车辆的高功用化和用户需求的多样化,在车上占用空间逐步扩展。而事实上,为了进步汽车的燃油经济性和减轻重量,电线自身从原来的AV线不时减少直径,经过AVS线到AVSS线。线束直径不时减少。而且近年来多路传输技术(车载局域网(LAN))的应用使得电路数大为减少。图1表示1800~2000mL排量级的乘用车上的电路数与线束最大直径的变化过程。但是从线束的开展趋向来看,其车载数量依然在增加,而在高级轿车上 电路数以至超越2000个。


作为减轻线束重量的有效办法之一是电源电压采用42V。从电动动力转向(EPS)或电动空调安装等请求大电力负荷来看,由于在不增加电流的条件下(电线截面积不增加)有可能增加电力供给,因而被以为是一种有效办法。另一方面,随着电源电压上升,也发作电磁噪声或漏电等平安问题,不得不采取带屏蔽的导线或防水接插件,于是又使线束的重量增加。因而,随着车载局域网应用的提高,请求采用对电磁干扰具有高屏蔽特性的导线资料。


在上世纪90年代以来,以欧、美、日汽车整车公司为中心,不时推行运用模块化消费方式,作为模块内配线介质,采用平面配线资料例如柔性化印刷电路(FPC:flexible printed circuit)或柔性化平面电缆(FFC:flexible flat cable)。在模块中特别是配线空间十分有限的车顶、车门及配电板(Console)中,作为统筹扩展车厢空间与进步线束布置有效性的办法,估计在今后将会进一步推行。


随着柔性化印刷电路应用于模块,以及电子部件的装配或传感器部件的集成化,从而使配线资料向高功用方向开展。例如FPC在仪表板上的应用与膜片(membrane)支承传感器或在天线上应用,就是很好的实例。


在多路通讯功用方面,由于通讯量增加以及扩展在平安功用方面的应用与多媒体信息的获取,在这种开展形势下向更高速、高牢靠性的通讯协议开展。估计今后,不只在车辆内部,而且在道路与车辆之间,车辆与车辆之间等范畴,网络技术将进一步取得应用。导线作为汽车内部的通讯介质,将向高速化、耐电磁干扰而且向“光化”(即采用光导技术开展方向)变化。


车用线束的高电压化(42V)


由于线束电源电压高压化,使耗费电流降低,电线直径减少,因而为线束轻量化与进步线束在车上的组装便当性提供了可能。可是,电源电压从现有的14V进步到42V,约进步2倍,就会产生很多必需处理的课题,


·走漏


·短路


·电蚀


·电磁噪声


·电弧放电


其中最重要也是最不易处理的是电弧放电。电弧放电是指通电中,当触点或端子别离时发作的放电现象。在42V场所,这时称为稳定电弧就会发作。这种电弧与14V电源电压相比,持续时间长,其放电能量也十分大。电弧的中心温度高达几千度,这是十分风险的现象。


特别是插接件拔出时发作的电弧放电,由于与用户直接接触,因而尽早采取相应维护措施。以下引见如何防护插接件的电弧放电的措施。


● 采取最优化的端子资料


● 有效分散端子双触点的电弧放电能量


● 改良插接件壳体以进步插接件的拔出速度


● 采用磁铁消弭电弧放电


其中,在大中电流经过场所,被以为对电弧放电最有限制效果的是采用磁铁。这是指,经过磁场的作用,使电弧发作扭曲,增加触点之间的间隙也具有同样的效果。例如Fujikura公司就开发了这种技术,经过附加磁场办法与使磁通量密度最优化,胜利地使电弧放电能量稳定降落。


该公司除了线束部件外,还开发了熔断器与搭载继电器的42V用电源箱(R/B,J/B)或42V三相同步电机用线束总成等。采用R/B、J/B 42V电源箱,特别在发起机舱容易沾水的中央,漏电、电蚀等影响尤为显著,因而必需恰当规则电路之间间隔。当采用线束总成时,限制电磁噪声是重要课题,因而要开发专用屏蔽式线束及有效防水的插接件。所以说,在采用42V电压方面,的确为处理有关课题作出了努力,但是由于采用屏蔽构造与防水构造而使重量增加。为此,在采用42V电源时必需有针对性地采取措施,对不用要部件要加以剔除,而且在采取措施方面,也要考究维护水平,分门别类,认真剖析。这是今后重要的思绪,不过,迄今42V只应用于高级轿车上,而用于提高型轿车方面的开发还刚刚开端,因而,当应用42V电气系统时必需对整车的本钱作均衡剖析,这也能够说是42V技术的共同课题。


迄今,有关42V的研讨开发的世界团体是麻省理工学院(MIT)的咨询机构。日本Fujikura在1999年开端参加该组织,并且参与活动。目前,日本、欧洲与美国经过协作正在制定42V规范。能够等待,由于制定42V规范,将降低部件本钱,以加速42V电源的提高。


施行42V电气系统将从双电压(14V、42V)构造系统起步,逐渐过渡到单一42V电气系统,需求多长时间才干完成由14V向42V转变,取决于汽车电子技术的开展和消费者接受才能。

本文转自中国行业研究网