車用線束與CAN總線控制車內(nèi)通信技術(shù)動(dòng)向
[導(dǎo)讀]在現(xiàn)代汽車上,電子控制系統(tǒng)與線束有著密切關(guān)系。如果把微機(jī)、傳感器與執(zhí)行元件的功能用人體來(lái)比喻，可以說(shuō)微機(jī)相當(dāng)于人腦，傳感器相當(dāng)于感覺(jué)器官，執(zhí)行元件相當(dāng)于運(yùn)動(dòng)器管。顯然，只有頭腦和各種器官，沒(méi)有神經(jīng)和血管
在現(xiàn)代汽車上,電子控制系統(tǒng)與線束有著密切關(guān)系。如果把微機(jī)、傳感器與執(zhí)行元件的功能用人體來(lái)比喻，可以說(shuō)微機(jī)相當(dāng)于人腦，傳感器相當(dāng)于感覺(jué)器官，執(zhí)行元件相當(dāng)于運(yùn)動(dòng)器管。顯然，只有頭腦和各種器官，沒(méi)有神經(jīng)和血管，人體的手足將不能發(fā)揮應(yīng)有的功能。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(hào)，也要保證連接電路的可靠性，向電子電氣部件供應(yīng)規(guī)定的電流值，防止對(duì)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(lái)分，有傳遞傳感器輸入指令的信號(hào)線和運(yùn)載驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件(作動(dòng)器)電力的電力線二種。信號(hào)線是不運(yùn)載電力的細(xì)電線(光纖維通信)，電力線則是運(yùn)送大電流的粗電線。例如信號(hào)電路用的導(dǎo)線截面積為0.3、0.5mm2；在電機(jī)、執(zhí)行元件用的導(dǎo)線截面積為0.85、1.25mm2，而電源電路用導(dǎo)線截面積為2、3、5mm2；而特殊電路(起動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)接地線等)則有8、10、15、20mm2不同規(guī)格。導(dǎo)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(shí)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(kāi)/關(guān)的車門和跨越車身之間的電線應(yīng)該由撓曲性能良好的導(dǎo)線構(gòu)成。在溫度高的部位使用的導(dǎo)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(dǎo)線。近年來(lái)，微弱信號(hào)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(lái)也不斷進(jìn)行改進(jìn)。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(yīng)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(wèn)題。本文以汽車線束為中心，并對(duì)車載通信技術(shù)的現(xiàn)狀與今后發(fā)展動(dòng)向作概要介紹。
汽車線束的發(fā)展概況
汽車線束為了適應(yīng)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(kuò)大。而事實(shí)上，為了提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和減輕重量，電線本身從原來(lái)的AV線不斷減少直徑，經(jīng)過(guò)AVS線到AVSS線。線束直徑不斷減少。而且近年來(lái)多路傳輸技術(shù)(車載局域網(wǎng)(LAN))的應(yīng)用使得電路數(shù)大為減少。圖1表示1800～2000mL排量級(jí)的乘用車上的電路數(shù)與線束最大直徑的變化過(guò)程。但是從線束的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，其車載數(shù)量仍然在增加，而在高級(jí)轎車上 電路數(shù)甚至超過(guò)2000個(gè)。
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(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向(EPS)或電動(dòng)空調(diào)裝置等要求大電力負(fù)荷來(lái)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(yīng),因此被認(rèn)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(wèn)題,不得不采取帶屏蔽的導(dǎo)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(yīng)用的普及,要求采用對(duì)電磁干擾具有高屏蔽特性的導(dǎo)線材料。
在上世紀(jì)90年代以來(lái)，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(kuò)大車廂空間與提高線束布置有效性的方法，預(yù)計(jì)在今后將會(huì)進(jìn)一步推廣。
汽車的線束從功能來(lái)分，有傳遞傳感器輸入指令的信號(hào)線和運(yùn)載驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件(作動(dòng)器)電力的電力線二種。信號(hào)線是不運(yùn)載電力的細(xì)電線(光纖維通信)，電力線則是運(yùn)送大電流的粗電線。例如信號(hào)電路用的導(dǎo)線截面積為0.3、0.5mm2；在電機(jī)、執(zhí)行元件用的導(dǎo)線截面積為0.85、1.25mm2，而電源電路用導(dǎo)線截面積為2、3、5mm2；而特殊電路(起動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)接地線等)則有8、10、15、20mm2不同規(guī)格。導(dǎo)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(shí)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(kāi)/關(guān)的車門和跨越車身之間的電線應(yīng)該由撓曲性能良好的導(dǎo)線構(gòu)成。在溫度高的部位使用的導(dǎo)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(dǎo)線。近年來(lái)，微弱信號(hào)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(lái)也不斷進(jìn)行改進(jìn)。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(yīng)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(wèn)題。本文以汽車線束為中心，并對(duì)車載通信技術(shù)的現(xiàn)狀與今后發(fā)展動(dòng)向作概要介紹。
汽車線束的發(fā)展概況
汽車線束為了適應(yīng)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(kuò)大。而事實(shí)上，為了提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和減輕重量，電線本身從原來(lái)的AV線不斷減少直徑，經(jīng)過(guò)AVS線到AVSS線。線束直徑不斷減少。而且近年來(lái)多路傳輸技術(shù)(車載局域網(wǎng)(LAN))的應(yīng)用使得電路數(shù)大為減少。圖1表示1800～2000mL排量級(jí)的乘用車上的電路數(shù)與線束最大直徑的變化過(guò)程。但是從線束的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，其車載數(shù)量仍然在增加，而在高級(jí)轎車上 電路數(shù)甚至超過(guò)2000個(gè)。
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(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向(EPS)或電動(dòng)空調(diào)裝置等要求大電力負(fù)荷來(lái)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(yīng),因此被認(rèn)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(wèn)題,不得不采取帶屏蔽的導(dǎo)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(yīng)用的普及,要求采用對(duì)電磁干擾具有高屏蔽特性的導(dǎo)線材料。
在上世紀(jì)90年代以來(lái)，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(kuò)大車廂空間與提高線束布置有效性的方法，預(yù)計(jì)在今后將會(huì)進(jìn)一步推廣。
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