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汽车电线束双绞线技术参数设定浅析

导读: 双绞线(Twisted Pair)是两根金属线依距离周期性扭绞组成的电信传输线。采用了一对互相绝缘的金属导线互相绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰, 更主要的是降低自身信号的对外干扰。

双绞线(Twisted Pair)是两根金属线依距离周期性扭绞组成的电信传输线。采用了一对互相绝缘的金属导线互相绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰, 更主要的是降低自身信号的对外干扰。

汽车上应用双绞线的系统很多,如电喷系统、影音娱乐系统、安全气囊系统、CAN网络等。双绞线分为屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线。其中屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层。屏蔽层可减少辐射, 防止信息泄露,也可阻止外部电磁干扰, 使用屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率。

屏蔽双绞线,线束一般直接采用成品屏蔽线使用。非屏蔽双绞线,有加工能力的厂家,一般都是采用绞线机进行绞合。在绞线加工或使用的过程中,尤其需要注意的两个重要参数就是绞距和解绞距离。

绞距

双绞线的绞距指的是同一根导线上相邻两个波峰或者波谷之间的距离(也可看做两个同向绞节的间距),见下图,绞距=S1=S2=S3。

汽车电线束双绞线技术参数设定浅析

绞距直接影响信号传输能力,不同的绞距对不同波长的信号有不同的抗干扰能力。然而,除CAN总线以外,国际和国内的相关标准都没有对双绞线的绞距做出明确规定。在GB/T 36048乘用车CAN总线物理层技术要求中规定CAN线绞距尺寸范围为25±5mm(33-50绞/米),与SAE J2284 250kbps车辆用高速CAN中对CAN绞距的规定相同。

一般各车企都有自己的绞距设定标准,或者遵从各子系统对绞线绞距的要求。例如福田汽车采用的绞距为15-20mm;欧洲某些整车厂推荐按照如下标准进行绞距选定:

1. CAN总线  20±2mm

2. 信号线、音频线  25±3mm

3. 驱动线路 40±4mm

一般来讲,绞距越小对于磁场的抗干扰能力越好,但需考虑导线的直径和外皮材质的可弯曲范围,并根据传输距离和信号波长确定最合适的绞合距离。当多根双绞线一起铺设时,不同的信号线最好采用绞距不同的双绞线,以减弱由互感产生的干扰。绞距过紧对导线绝缘的损害可参看下图:

汽车电线束双绞线技术参数设定浅析

另外,双绞线的绞距应保持均匀。双绞线的绞距误差会直接影响其抗干扰水平,绞距误差的随机性会造成双绞线串扰预测的不确定性。双绞线制作设备参数转轴角速度是影响双绞线感性耦合大小的关键因素,在双绞线制作过程中必须予以考虑,以保证双绞线的抗干扰能力。

解绞距离

解绞距离指的是双绞线末端导线因安装到护套内需开叉而未绞合部位的尺寸。见下图。 注:本文参与OFweek2018中国高科技产业大会

汽车电线束双绞线技术参数设定浅析

解绞距离在国际标准中并无规定,国内行业标准QC/T29106-2014《汽车电线束技术条件》中规定:开绞距离应不大于80mm。见图4。而美标SAE 1939中对CAN线双绞线的规定是:未绞合尺寸也不应超过50mm。所以国内行标的规定对于CAN线来说尺寸较大,并不适用。目前各车企或线束厂对于高速CAN线的解绞距离限定在50mm或40mm以内,以保证CAN信号的稳定性。例如德尔福的CAN总线要求解绞距离为小于40mm。

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另外,在线束加工过程中,为防止绞线松散导致更大的解绞距离,应在绞线的解绞处进行包胶处理。美标SAE 1939中规定:为保持导线绞合状态,需在解绞处安装热缩管。国内行标QC/T 29106规定使用胶带包胶处理。

总结

双绞线作为信号的传输载体,需要保证信号传输的准确性和稳定性,其应有较好的抗干扰能力。绞线的绞距尺寸、绞距均匀性和解绞距离对于其抗干扰能力有重要影响,所以需在设计和加工过程中重点关注。

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