Auswahl und Anwendung von Niederspannungskabeln in Automobilen

Niederspannungskabel spielen eine wichtige Rolle beim Betrieb von Automobilkreisen. Als unverzichtbarer Bestandteil der Schaltung können sie nicht nur Signale und Energie übertragen, sondern auch die Sicherheit und Stabilität des Stromkreises gewährleisten.

Die Auswahl geeigneter Drahtmaterialien und -strukturen unterstützt den normalen Betrieb der Fahrzeugelektrik und erfüllt die Antriebsanforderungen. Mit der Entwicklung der modernen Automobiltechnik werden sich Niederspannungskabel in eine fortschrittlichere und intelligentere Richtung bewegen.

I. Überblick und Eigenschaften von Niederspannungskabeln

1. Überblick

Niederspannungskabel für Kraftfahrzeuge umfassen Niederspannung und Hochspannung und sind der Hauptbestandteil der Bordstromkreise. Sie verbinden verschiedene elektronische Komponenten von Automobilen, um eine Kraftübertragung zu erreichen, was für den sicheren Betrieb von Automobilen von großer Bedeutung ist. Zu den Materialien von Niederspannungskabeln gehören kupferkaschierte Stahldrähte, kupferkaschierte Aluminiumdrähte usw., bei denen es sich um Verbunddrähte mit einer Kupferschicht handelt, die Stahldrähte oder Aluminiumdrähte beschichtet. Es wird eine fortschrittliche Beschichtungsschweißtechnologie angewendet, und Niederspannungs-Hochfrequenzsignale werden entlang der Oberfläche der Kupferschicht übertragen. Eine Erhöhung der Dicke der Kupferschicht kann die Effizienz der Signalübertragung verbessern.

1. Eigenschaften

• Hohe Festigkeit: Es kombiniert die Leitfähigkeit von reinem Kupfer mit den hochfesten Eigenschaften von Metallen wie Stahl und Aluminium. Die Überlagerung dieser positiven Wirkungen verbessert nicht nur die Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, sondern auch die Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit.
• Starke Hitzebeständigkeit: Da die Temperatur im Motorraum sehr hoch ist, müssen Niederspannungskabel eine gewisse Hitzebeständigkeit aufweisen, um bei hohen Temperaturen funktionieren zu können. Darüber hinaus können die Kabelbäume im Motorraum mit Öl in Berührung kommen, weshalb sie auch eine gewisse Ölbeständigkeit benötigen.
• Gute Isolierung: Niederspannungsleitungen haben auch bestimmte Isolationseigenschaften, um Stromverluste und Kurzschlüsse zu verhindern. Eine ausreichende Isolierung kann auch andere elektronische Komponenten isolieren und so eine abschirmende und schützende Rolle spielen.
• Niedrige Kosten: Die Kosten für Kupfer sind sehr hoch. Durch die Verwendung von kupferbeschichteten Stahldrähten oder kupferummantelten Aluminiumdrähten kann die Menge des verwendeten Kupfers angemessen reduziert und somit die Kosten für Kabel gesenkt werden.

II. Auswahl von Niederspannungsleitungen in Automobilen

1. Auswahl je nach Einsatzumgebung: Bei der Auswahl der Niederspannungskabeltypen sollte die Umgebung berücksichtigt werden, in der sich der Kabelbaum befindet, um die Sicherheit und Stabilität des Fahrzeugs zu gewährleisten. So ist beispielsweise die Hitzebeständigkeit von Gurten, die an verschiedenen Positionen im Auto angeordnet sind, unterschiedlich. Die Gurte, die an der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet sind, müssen die Schwingungsfrequenz während der Fahrt sowie den Schlamm, den Sand und den Schmutz berücksichtigen, der von den Rädern an der Unterseite mitgebracht wird, und es sollten Kabel mit guter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit verwendet werden. Bei Kabelbäumen, die in Bereichen mit hoher Luftfeuchtigkeit angeordnet sind, muss der Einfluss des Eindringens korrosiver Flüssigkeiten berücksichtigt werden, und es sollten Materialien mit guten Isolationseigenschaften ausgewählt werden. Bei der Auswahl der Kabel für die Tür- und Fensterbereiche muss berücksichtigt werden, ob sie biegesteif sind.
2. Auswahl nach Farbe: Die Auswahl der Farben für Niederspannungskabel sollte den Anforderungen von QCT414 — 2016 „Farbspezifikation und Methode zur Modellvorbereitung für Automobildrähte (Kabel)“ entsprechen. Wie in Abbildung 1 dargestellt, wird in der Regel eine einzelne Farbe bevorzugt, gefolgt von zwei Farben. Für die Erdungskabel in Automobilen werden in der Regel schwarze Kabel gewählt; für negative Sensordrähte, Signaldrähte usw. werden braune Drähte oder Drähte mit brauner Hauptfarbe verwendet. Für die Hauptstromversorgungskabel, z. B. das Pluskabel der Batterie und den Starterstromversorgungskabel, wird normalerweise Rot ausgewählt. Andere Stromversorgungskabel verwenden im Allgemeinen gelbe, rote und andere Farben. Und die Drähte im selben Stecker sollten unterschiedliche Farben haben.
3. Auswahl des Drahtdurchmessers: Basierend auf dem Nennstrom der elektrischen Fahrzeugausrüstung in Kombination mit den Drahtparametern und Temperaturbedingungen muss gleichzeitig die Nennstrombelastbarkeit des Kabels innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen, um einen geeigneten Drahtdurchmesser auszuwählen. In der Zwischenzeit muss die Rauchzeit des Kabels mit der Schmelzzeit der Sicherung übereinstimmen, und der minimale Rauchstrom muss mehr als 130% der Sicherungskapazität erreichen. Wenn die gewählte Sicherungskapazität 5,00 A beträgt, kann sie schmelzen, und der Mindestrauchstrom beträgt 5 × 135% = 6,75 A. Ab der Rauchzeit und wenn ein Kabel mit einem Durchmesser von 0,50 mm² gewählt wird, überschreitet die Rauchstartzeit 1.000 s. Ab der Stromtragzeit der Sicherung kann die 135% -Überlastsicherung etwa 550 bis 1.000 s lang Strom leiten, und die Sicherung kann den Stromkreis schützen. Wenn der Mindestrauchstrom 125% der Sicherungskapazität nicht erreicht, sollte eine Kabelspezifikation mit einem Durchmesser von > 0,50 mm² gewählt werden.
4. Auswahl je nach Anwendungsbereich: Die Nennquerschnittsflächen von Niederspannungskabeln umfassen 0,50 mm², 0,75 mm², 1,00 mm², 1,50 mm², 2,50 mm², 2,50 mm² und 4,00 mm² usw. Drähte mit unterschiedlichen Querschnittsflächen haben unterschiedliche Laststromwerte, und die entsprechenden Drähte sollten entsprechend den tatsächlichen Anforderungen ausgewählt werden. Für Instrumentenleuchten, Blinkleuchten und Türleuchten in Automobilen sollten Kabel mit einer Spezifikation von 0,50 mm² ausgewählt werden; für Front- und Rücklichter, Bremslichter und Nummernschildbeleuchtung ist eine Spezifikation von 0,75 mm² erforderlich; für Blinker und Nebelscheinwerfer ist eine Spezifikation von 1,00 mm² geeignet; für Scheinwerfer und Hupen sollte eine Spezifikation von 1,50 mm² gewählt werden; für Generatornaben, Erdungskabel und andere Hauptstromversorgungen Versorgungsleitungen, eine Spezifikation von 2,50 - 4,00 mm² sollte gewählt werden. Bei Kabeln, die große Ströme leiten (wie das Erdungskabel der Batterie und das Pluskabel der Stromquelle), sind ihre Drahtdurchmesser sehr groß und überschreiten im Allgemeinen 12,00 mm², sodass diese Kabel nicht in den Hauptkabelbaum eingebaut werden müssen.
5. Auswahl nach Temperatur: Die Auswahl des Niederspannungskabels sollte auf der Betriebstemperatur des Fahrzeugs basieren, und es sollten Kabel mit unterschiedlichen Temperaturbeständigkeitsgraden verwendet werden. Wie in Abbildung 2 dargestellt, werden Leitungen mit einer Temperaturbeständigkeit von 90 °C im Allgemeinen für den Fahrgastraum des Fahrzeugs ausgewählt; für den Motorraum werden Leitungen mit einer Temperaturbeständigkeit von 180 °C ausgewählt, da die Temperatur im Motorraum während des Betriebs sehr hoch ist. Außerdem muss der Temperaturbeständigkeitsgrad der Kabel, die sich zwischen dem Fahrgastraum und dem Motorraum kreuzen, den Anforderungen beider Bereiche entsprechen. Im Allgemeinen wird ein Temperaturfeld verwendet, um die Temperaturbeständigkeitsanforderungen für diesen Bereich zu ermitteln. Anschließend wird der zu wählende Kabeltyp anhand der Temperaturbeständigkeitsgrade verschiedener Kabel bestimmt.

III. Anwendungsbereich von Niederspannungskabeln in Automobilen

1. Anwendung in Zünd- und Stromversorgungssystemen: Im Zündsystem von Automobilen müssen Niederspannungskabel an Zündspulen, Zündschalter und Zündkerzen angeschlossen werden. Ihre Funktion besteht darin, Strom auf die Zündkerzen zu übertragen und das Kraftstoffgemisch durch Funkenbildung zu entzünden. In diesem Fall muss das Niederspannungskabel im Zündsystem bestimmte Isolationseigenschaften aufweisen, wenn es ausgewählt und angebracht wird, um einen Stromschlag zu vermeiden. Gleichzeitig müssen sie eine gute Leitfähigkeit aufweisen, um die Energie und Stabilität der Zündung zu gewährleisten. Darüber hinaus finden Niederspannungsleitungen auch bestimmte Anwendungen im Stromversorgungssystem. Im Stromversorgungssystem des Fahrzeugs sind beispielsweise Niederspannungskabel dafür verantwortlich, Strom an das Stromnetz des Fahrzeugs zu übertragen, um den Fahrzeugbetrieb zu unterstützen. (Die Verwendung von Niederspannungskabeln in diesem Modul erfordert eine gewisse Sicherheit und Haltbarkeit, um Hochstrom- und Langzeitbetrieb zu bewältigen.)
2. Anwendung in Sensor- und Steuerungssystemen: Das intelligente Fahren von Automobilen hängt vom Betrieb von Sensoren und Steuerungssystemen ab. Niederspannungskabel werden an Geschwindigkeitssensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren und andere Sensoren angeschlossen, um die von den Sensoren erzeugten Signale an die Steuereinheit zu übertragen. Dies erfordert ein Niederspannungskabel, das eine ausreichende Entstörleistung und eine gute Signalübertragungseffizienz aufweist. Im Fahrzeugsicherheitssystem verbinden Niederspannungskabel das Motorsteuergerät, das Bremssystem und das Parkassistenzsystem. Stellen Sie sicher, dass verschiedene Signale an verschiedene Steuergeräte und Aktuatoren übertragen werden. Niederspannungskabel müssen daher die Genauigkeit der Signalübertragung gewährleisten und eine Hochgeschwindigkeitsübertragung erreichen.
3. Anwendung in Beleuchtungssystemen: Das Beleuchtungssystem von Automobilen wird im Allgemeinen mit Niederspannung betrieben, und Autolampen sind spannungsempfindliche Verbraucher. Daher muss der Spannungsabfall der Drähte überprüft werden. Wenn der Spannungsabfall einen angemessenen Bereich überschreitet, sollte die Querschnittsfläche des Drahtes vergrößert werden, damit die Betriebsspannung der Last den Anforderungen entspricht. Am Beispiel der Lampen eines bestimmten Automobils liegt die normale Betriebsspannung der Lampenlast zwischen 25 und 28 Daher sollte ein Niederspannungskabel mit einem geeigneten Drahtdurchmesser gewählt werden, das weder zu groß noch zu klein ist. Im Allgemeinen ist ein Draht mit einem Durchmesser von 0,50 mm² besser geeignet. Wenn der Drahtdurchmesser zu klein ist, beeinträchtigt dies die Helligkeit der Glühbirne, und wenn er zu groß ist, brennt die Glühbirne durch. Daher sollte bei der Auswahl eines Niederspannungskabels für Lampen der Drahtdurchmesser je nach Stromkreis und Betriebsspannung umfassend berücksichtigt werden.
4. Anwendung im Motorraum und Kofferraum: Im Motorraum von Automobilen gehören zum Einsatz von Niederspannungsleitungen auch Motorteile, Zündeinrichtungen usw., die Hitzebeständigkeit, Ölbeständigkeit und Flammschutz erfordern. Kupferbeschichtete Stahldrähte können verwendet werden. Aufgrund der Nähe zum Motor erfordern Niederspannungsleitungen auch bestimmte Stör- und Schwingungsdämpfungseigenschaften. Im Kofferraum müssen Gurte ausgewählt werden, die für den hinteren Teil des Fahrzeugs und die Türen geeignet sind, um Flexibilität und Schutz vor elektromagnetischen Störungen zu gewährleisten. Kupferbeschichtete Aluminiumdrähte sind besser geeignet. Für Positionen wie die Instrumententafel, das Bedienfeld und unter dem Teppich im Cockpit sollte ebenfalls ein Niederspannungskabel verwendet werden, das eine gewisse Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit gewährleistet.
5. Anwendung in Erdungsleitungen: Erdungsdrähte spielen eine sehr wichtige Rolle im gesamten Automobilschaltungssystem. Sie müssen den Strom zum Minuspol der Batterie leiten, um einen stabilen Betrieb des Schaltungssystems zu gewährleisten. Die Verwendung von kupferbeschichtetem Aluminium, einem neuartigen Drahtmaterial, in Erdungsdrähten zeichnet sich nicht nur durch eine gute Leitfähigkeit aus, sondern kann auch den Einsatz von Kupferwerkstoffen und die Kosten reduzieren.

IV. Entwicklungstrends von Niederspannungskabeln für Kraftfahrzeuge

1. Erfüllung höherer Nutzungsanforderungen: Angesichts der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Automobiltechnik und der Popularisierung von Elektro- und Hybridfahrzeugen müssen auch Niederspannungskabel weiter optimiert und verbessert werden. Automobile der neuen Ära müssen mit fortschrittlicheren elektrischen Systemen ausgestattet werden, um den höheren Anforderungen an die Signal- und Leistungsübertragung gerecht zu werden. Künftige Niederspannungskabel müssen auch höhere Strombelastungen aushalten und mehr elektrische Geräte mit Strom versorgen, um den Fahrzeugbetrieb sicherer, stabiler und zuverlässiger zu machen. Kupferbeschichtetes Aluminium ist ein Verbundwerkstoff aus Kupfer und Aluminium, wobei eine Kupferschicht die Aluminiumoberfläche bedeckt. Dieses Drahtmaterial hat nicht nur die leichten Eigenschaften von Aluminium, sondern auch eine gute Leitfähigkeit. Da Erdungsdrähte jedoch den hohen Temperaturen von Automobilen und der Korrosion äußerer Substanzen standhalten müssen, müssen auch Korrosionsschutzarbeiten durchgeführt werden. Außerdem müssen Interferenzen und Reibung an den Montageteilen verringert werden, da dies zu Isolationsschäden führen kann. Um eine Beschädigung des äußeren Teils des Erdungskabels durch Reibung zu vermeiden und zu verhindern, dass es mit vibrierenden Teilen in Kontakt kommt, wodurch das Erdungskabel geschützt wird. Wenn das Optimierungsdesign nicht durchgeführt werden kann, sollten Arbeitsschritte wie das Umwickeln von Klebeband und das Hinzufügen von Faltenbälgen durchgeführt werden.
2. Entwicklung hin zu Halbleitern: Heutzutage hat die Halbleitertechnologie große Fortschritte gemacht, und auch zukünftige Niederspannungskabel für Kraftfahrzeuge werden diese Technologie integrieren. Drähte, in denen Halbleiterelemente und Chips integriert sind, können vielfältigere Funktionen wie Datenübertragung, Signalverarbeitung und automatische Diagnose erfüllen. Dies kann nicht nur die Intelligenz des gesamten Systems verbessern, sondern auch Platz sparen.
3. Entwicklung hin zum Leichtbau: Da die Automobilindustrie der Kraftstoffeffizienz und dem Umweltschutz immer mehr Aufmerksamkeit schenkt, werden sich auch Niederspannungskabel für Kraftfahrzeuge weiter in Richtung Leichtbau entwickeln. Durch die Verwendung leichterer Materialien und die Optimierung des strukturellen Designs kann das Gewicht der Leitungen reduziert werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen reduziert werden. Wenn beispielsweise herkömmliche Kupferdrähte durch kupferbeschichteten Stahl und kupferkaschiertes Aluminium ersetzt werden, kann das elektrische System des Fahrzeugs leichter und effizienter werden.
4. Auf dem Weg zur Intelligenz: In Kürze werden im Zuge der kontinuierlichen Weiterentwicklung des autonomen Fahrens und der Internettechnologie auch Niederspannungskabel die Einführung von Hochgeschwindigkeitsübertragungstechnologien und Sensorintegrationstechnologien ermöglichen, um umfassende und effiziente elektrische Verbindungen herzustellen. Weiterentwicklung intelligenter Geräte im Automobilbereich und Hochgeschwindigkeitsübertragung von Signalen, einschließlich Verbindungen von Radargeräten, großen Bildschirmen, Antennen usw., wodurch Fahrzeuge immer intelligenter und vernetzter werden.

V. Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch eine umfassende Prüfung und Auswahl geeigneter Materialien und Strukturen für Niederspannungskabel und deren angemessene Anwendung der stabile Betrieb des Fahrzeugsystems und die Sicherheit der Fahrzeuginsassen gewährleistet werden können.

Gleichzeitig werden sich Niederspannungskabel mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung dieser Technologie in eine fortschrittlichere, leichtere und intelligentere Richtung bewegen und mehr Vorteile bieten.