Selezione e applicazione del cavo a bassa tensione nelle automobili

I cavi a bassa tensione svolgono un ruolo fondamentale nel funzionamento dei circuiti automobilistici. In quanto parte indispensabile del circuito, non solo possono trasmettere segnali ed energia, ma anche garantire la sicurezza e la stabilità del circuito.

La selezione di materiali e strutture dei cavi adeguati aiuta il normale funzionamento dell'impianto elettrico automobilistico e soddisfa i requisiti di guida. Con lo sviluppo della moderna tecnologia automobilistica, i cavi a bassa tensione si muoveranno verso una direzione più avanzata e intelligente.

I. Panoramica e caratteristiche del cavo a bassa tensione

1. Panoramica

I cavi a bassa tensione per autoveicoli comprendono bassa e alta tensione e sono il corpo principale dei circuiti di bordo. Collegano diversi componenti elettronici delle automobili per ottenere la trasmissione di potenza, il che è di grande importanza per il funzionamento sicuro delle automobili. I materiali dei cavi a bassa tensione includono fili di acciaio rivestiti in rame, fili di alluminio rivestiti in rame, ecc., che sono fili compositi con uno strato di rame rivestito, fili di acciaio o fili di alluminio. Viene adottata una tecnologia avanzata di saldatura del rivestimento e i segnali ad alta frequenza a bassa tensione viaggiano lungo la superficie dello strato di rame. L'aumento dello spessore dello strato di rame può migliorare l'efficienza della trasmissione del segnale.

1. Caratteristiche

• Alta resistenza: combina la conduttività del rame puro e le caratteristiche di alta resistenza di metalli come acciaio e alluminio. La sovrapposizione di questi effetti benefici non solo migliora la conduttività, la conduttività termica, ma migliora anche la resistenza alla corrosione e all'ossidazione.
• Forte resistenza al calore: poiché la temperatura nel vano motore è molto elevata, i cavi a bassa tensione devono avere una certa resistenza al calore per funzionare a temperature elevate. Inoltre, i cablaggi del vano motore possono entrare in contatto con l'olio, quindi necessitano anche di una certa resistenza all'olio.
• Buon isolamento: i cablaggi a bassa tensione hanno anche determinate proprietà di isolamento per prevenire perdite di corrente e cortocircuiti. Un isolamento adeguato può anche isolare altri componenti elettronici, svolgendo un ruolo schermante e protettivo.
• Basso costo: il costo del rame è molto elevato e l'utilizzo di fili di acciaio rivestiti in rame o fili di alluminio rivestiti in rame può ridurre adeguatamente la quantità di rame utilizzata, riducendo così il costo dei cavi.

II. Selezione di cavi di cablaggio a bassa tensione nelle automobili

1. Selezione in base all'ambiente di utilizzo: Quando si selezionano i tipi di cavo a bassa tensione, è necessario considerare l'ambiente in cui si trova il cablaggio per garantire la sicurezza e la stabilità dell'automobile. Ad esempio, la resistenza al calore delle imbracature disposte in diverse posizioni nell'auto varia; le imbracature disposte nella parte inferiore dell'auto devono considerare la frequenza delle vibrazioni durante la guida, nonché il fango, la sabbia e i detriti portati dalle ruote nella parte inferiore dell'auto e devono essere utilizzati cavi con una buona resistenza all'usura e alla corrosione. Per i cablaggi disposti in aree con elevata umidità, è necessario considerare l'influenza dell'infiltrazione di liquidi corrosivi e selezionare materiali con buone proprietà isolanti. Quando si selezionano i cavi per le aree di porte e finestre, è necessario considerare se hanno una resistenza alla flessione.
2. Selezione in base al colore: la selezione dei colori dei cavi a bassa tensione deve seguire i requisiti di QCT414 - 2016 «Specifica del colore e metodo di preparazione del modello per i fili (cavi) per autoveicoli». Come mostrato nella Figura 1, di solito si preferisce un solo colore, seguito da due colori. Per i cavi di messa a terra delle automobili, vengono generalmente selezionati fili neri; per i fili negativi dei sensori, i fili negativi del segnale, ecc., vengono utilizzati fili marroni o fili con il marrone come colore principale. Per i cavi di alimentazione principali, come il filo positivo della batteria e il cablaggio dell'alimentatore di avviamento, di solito viene selezionato il rosso. Gli altri cavi di alimentazione utilizzano generalmente il giallo, il rosso e altri colori. E i fili dello stesso connettore dovrebbero essere di colori diversi.
3. Selezione del diametro del filo: in base alla corrente nominale delle apparecchiature elettriche automobilistiche, combinata con i parametri del filo e le condizioni di temperatura e, allo stesso tempo, anche la capacità di carico di corrente nominale del cavo deve rientrare in un determinato intervallo per selezionare un diametro del filo appropriato. Nel frattempo, il tempo di fumo del filo deve essere coerente con il tempo di fusione del fusibile e la corrente di fumo minima deve raggiungere più del 130% della capacità del fusibile. Se la capacità del fusibile selezionata è di 5,00 A, potrebbe fondersi e la corrente di fumo minima è 5 × 135% = 6,75 A. Dal tempo di fumo, se si seleziona un filo con un diametro di 0,50 mm², l'ora di inizio del fumo supera i 1.000 s. Dal tempo di trasporto della corrente del fusibile, il fusibile da sovraccarico 135% può trasportare corrente per circa 550 - 1.000 s e il fusibile può proteggere il circuito. Se la corrente di fumo minima non raggiunge il 125% della capacità del fusibile, è necessario selezionare una specifica del cavo con un diametro > 0,50 mm².
4. Selezione in base al campo di applicazione: le sezioni trasversali nominali del cavo a bassa tensione includono 0,50 mm², 0,75 mm², 1,00 mm², 1,50 mm², 2,00 mm², 2,50 mm² e 4,00 mm², ecc. I cavi con diverse aree trasversali hanno valori di corrente di carico diversi e i fili corrispondenti devono essere selezionati in base alle effettive esigenze. Per le luci degli strumenti, gli indicatori luminosi e le luci delle portiere delle automobili, è necessario selezionare cavi con una specifica di 0,50 mm²; per le luci anteriori e posteriori, le luci dei freni e le luci della targa, è richiesta una specifica di 0,75 mm²; per gli indicatori di direzione e i fendinebbia, è adatta una specifica di 1,00 mm²; per i fari e i clacson, è necessaria una specifica di 1,50 mm²; per i mozzi del generatore, i cavi di messa a terra e altri cavi di alimentazione principale, è necessario selezionare una specifica di 2,50 - 4,00 mm². Per i cavi che trasportano grandi correnti (come il cavo di messa a terra della batteria e il filo positivo del generatore), i loro diametri dei fili sono molto grandi, generalmente superiori a 12,00 mm², quindi non è necessario incorporarli nel cablaggio principale.
5. Selezione in base alla temperatura: la selezione del cavo a bassa tensione deve essere basata sulla temperatura operativa dell'automobile e devono essere utilizzati cavi con vari gradi di resistenza alla temperatura. Come mostrato nella Figura 2, i cavi con un grado di resistenza alla temperatura di 90 °C sono generalmente selezionati per l'abitacolo dell'automobile; i cavi con un grado di resistenza alla temperatura di 180 °C sono selezionati per il vano motore perché la temperatura nel vano motore è molto alta durante il funzionamento. Inoltre, per i cavi che attraversano l'abitacolo e il vano motore, il grado di resistenza alla temperatura deve soddisfare i requisiti di entrambe le aree. Generalmente, viene utilizzato un campo di temperatura per ottenere i requisiti di resistenza alla temperatura di quest'area, quindi il tipo di filo da selezionare viene determinato dai gradi di resistenza alla temperatura dei diversi fili.

III. Campo di applicazione del cavo a bassa tensione nelle automobili

1. Applicazione nei sistemi di accensione e alimentazione: nel sistema di accensione delle automobili, i cavi a bassa tensione devono essere collegati a bobine di accensione, interruttori di accensione e candele. La loro funzione è trasmettere energia alle candele e accendere la miscela di carburante mediante scintille. In questo caso, il cavo a bassa tensione nel sistema di accensione deve avere determinate proprietà di isolamento quando selezionato e applicato per evitare scosse elettriche. Allo stesso tempo, devono anche avere una buona conduttività per garantire l'energia e la stabilità dell'accensione. Inoltre, i cablaggi a bassa tensione hanno anche determinate applicazioni nel sistema di alimentazione. Ad esempio, nel sistema di alimentazione del veicolo, i cavi a bassa tensione sono responsabili della trasmissione di corrente al sistema di alimentazione del veicolo per supportarne il funzionamento. (L'applicazione del cavo a bassa tensione in questo modulo richiede una certa sicurezza e durata per far fronte a correnti elevate e al funzionamento a lungo termine)
2. Applicazione nei sistemi di sensori e controllo: la guida intelligente delle automobili dipende dal funzionamento dei sensori e dei sistemi di controllo. I cavi a bassa tensione sono collegati a sensori di velocità, sensori di temperatura, sensori di pressione e altri sensori per trasmettere i segnali generati dai sensori all'unità di controllo. Ciò richiede che il cavo a bassa tensione abbia prestazioni anti-interferenza sufficienti e una buona efficienza di trasmissione del segnale. Nel sistema di sicurezza automobilistico, i cavi a bassa tensione collegano l'unità di controllo del motore, l'impianto frenante e il sistema di assistenza al parcheggio. Assicuratevi che vari segnali vengano trasmessi a diverse unità di controllo e attuatori, quindi i cavi a bassa tensione devono garantire l'accuratezza della trasmissione del segnale e ottenere una trasmissione ad alta velocità.
3. Applicazione nei sistemi di illuminazione: il sistema di illuminazione delle automobili è generalmente alimentato a bassa tensione e le lampade per autoveicoli sono carichi sensibili alla tensione. Pertanto, è necessario verificare la caduta di tensione dei cavi. Se la caduta di tensione supera un intervallo ragionevole, l'area della sezione trasversale del cavo deve essere aumentata per far sì che la tensione operativa del carico soddisfi i requisiti. Prendendo ad esempio le lampade di una determinata automobile, la normale tensione operativa del carico della lampada è compresa tra 25 e 28. Pertanto, è necessario selezionare un cavo a bassa tensione con un diametro del filo appropriato, né troppo grande né troppo piccolo. In genere, un filo con un diametro di 0,50 mm² è più adatto. Se il diametro del filo è troppo piccolo, influirà sulla luminosità della lampadina e, se è troppo grande, la brucerà. Pertanto, quando si seleziona un cavo a bassa tensione per lampade, il diametro del filo deve essere considerato in modo completo in base al circuito e alla tensione operativa.
4. Applicazione nel vano motore e nel bagagliaio: nel vano motore delle automobili, l'applicazione dei cablaggi a bassa tensione include parti del motore, dispositivi di accensione, ecc., che richiedono resistenza al calore, resistenza all'olio e resistenza alla fiamma. È possibile utilizzare fili di acciaio rivestiti in rame. A causa della vicinanza al motore, i cablaggi a bassa tensione richiedono anche determinate proprietà antiinterferenza e antivibrazione. Nel bagagliaio, è necessario selezionare imbracature adatte alla parte posteriore del veicolo e alle porte per garantire flessibilità e prestazioni antiinterferenze elettromagnetiche. I fili di alluminio rivestiti in rame sono più adatti. Per posizioni come il cruscotto, il pannello dei comandi e sotto il tappeto dell'abitacolo, è necessario utilizzare anche cavi a bassa tensione che garantiscano una certa resistenza all'usura e al calore.
5. Applicazione nei cavi di messa a terra: i cavi di messa a terra svolgono un ruolo molto importante nell'intero sistema di circuiti automobilistici. Devono guidare la corrente verso il polo negativo della batteria per garantire il funzionamento stabile del sistema circuitale. L'uso di alluminio rivestito in rame, un nuovo tipo di materiale metallico, nella messa a terra dei cavi non solo ha una buona conduttività, ma può anche ridurre l'uso di materiali e costi in rame.

IV. Tendenze di sviluppo dei cavi a bassa tensione per autoveicoli

1. Soddisfare i requisiti di utilizzo più elevati: con il continuo sviluppo della tecnologia automobilistica e la diffusione di veicoli elettrificati e ibridi, anche il cavo a bassa tensione deve essere ulteriormente ottimizzato e migliorato. Le automobili di nuova era devono installare sistemi elettrici più avanzati per soddisfare requisiti di trasmissione di segnale e potenza più elevati. I futuri cavi a bassa tensione dovranno inoltre supportare carichi di corrente più elevati e fornire alimentazione a più apparecchiature elettriche per rendere le operazioni dei veicoli più sicure, stabili e affidabili. L'alluminio rivestito in rame è un materiale composito composto da rame e alluminio, con uno strato di rame che ricopre la superficie dell'alluminio. Questo materiale metallico non solo ha le caratteristiche di leggerezza dell'alluminio, ma ha anche una buona conduttività. Tuttavia, poiché i cavi di messa a terra devono resistere alle alte temperature delle automobili e alla corrosione di sostanze esterne, è necessario eseguire anche lavori anticorrosivi e ridurre le interferenze e l'attrito nelle parti di assemblaggio, poiché ciò comporterebbe danni all'isolamento. Per evitare danni alla parte esterna del cavo di messa a terra dovuti all'attrito ed evitare che entri in contatto con parti vibranti, proteggendo così il filo di messa a terra. Se non è possibile eseguire una progettazione ottimizzata, è necessario adottare operazioni come l'avvolgimento del nastro adesivo e l'aggiunta di soffietti.
2. Sviluppo verso i semiconduttori: al giorno d'oggi, la tecnologia dei semiconduttori ha fatto grandi progressi e anche i futuri cavi a bassa tensione per autoveicoli integreranno questa tecnologia. I cavi che integrano elementi semiconduttori e chip possono svolgere funzioni più diversificate, come la trasmissione di dati, l'elaborazione del segnale e la diagnosi automatica. Non solo può migliorare l'intelligenza dell'intero sistema, ma anche risparmiare spazio.
3. Sviluppo verso la leggerezza: poiché l'industria automobilistica presta sempre più attenzione all'efficienza del carburante e alla protezione ambientale, anche i cavi a bassa tensione per autoveicoli continueranno a svilupparsi verso la leggerezza. Utilizzando materiali più leggeri e ottimizzando il design strutturale, è possibile ridurre il peso dei cavi, riducendo il consumo di carburante e le emissioni inquinanti. Ad esempio, la sostituzione dei tradizionali cavi in rame con acciaio rivestito in rame e alluminio rivestito in rame può rendere l'impianto elettrico del veicolo più leggero ed efficiente.
4. Sviluppo verso l'intelligenza: a breve, con il continuo sviluppo della guida autonoma e della tecnologia Internet, i cavi a bassa tensione introdurranno anche la tecnologia di trasmissione ad alta velocità e la tecnologia di integrazione dei sensori per ottenere connessioni elettriche complete ed efficienti. Rendi più avanzati i dispositivi intelligenti automobilistici e ottieni una trasmissione di segnali ad alta velocità, comprese le connessioni di radar, schermi di grandi dimensioni, antenne, ecc., facendo sì che i veicoli si sviluppino verso l'intelligenza e il networking.

V. Conclusione

In conclusione, considerando e selezionando in modo completo materiali e strutture adeguati per i cavi a bassa tensione e applicandoli in modo ragionevole, è possibile garantire il funzionamento stabile del sistema automobilistico e la sicurezza degli occupanti del veicolo.

Allo stesso tempo, con il continuo sviluppo di questa tecnologia, anche i cavi a bassa tensione si sposteranno verso una direzione più avanzata, leggera e intelligente e creeranno maggiori vantaggi.