淺談汽車線束設計方法應用

何永利 張中宇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 457000）

淺談汽車線束設計方法應用

何永利 張中宇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 457000）

系統介紹了汽車線束系統的設計流程、整體布置與設計驗證，分析探討了線束系統相關部件的選用原則。

汽車 ；線束系統；設計

線束系統作為汽車神經，充當著聯系中央控制部件和汽車各用電器的重任，線束系統的設計質量直接關系到車輛的安全性。隨著汽車市場的日益火爆，電子電氣行業的快速發展，汽車電子電器的迅猛增加，加上人們對汽車安全性、舒適性、經濟性和排放要求的提高，線束在汽車上的應用越來越廣泛，汽車線束系統的設計變得更為重要和嚴格。

1 設計流程

線束系統的設計是一項嚴謹工程，講究循序漸進，圖 1是汽車線束系統的設計流程。

圖1　汽車線束系統設計流程

2 布置原則

2.1前期規劃

在整車概念設計和結構設計階段，就要融入線束的整體布置意識，做好前期策劃。蓄電池、保險盒、中央控制部件最好能集中布置，不僅可以節約主干線束成本，減少整車整體質量，提高線束布置美感，還能大大降低火燒車風險率。

2.2模塊化

應根據整機功能與特點做到線束系統的模塊化，方便拆裝，便于維修，節省車輛保養與維修時間[1]。

圖 2是一款乘用車的線束系統的三維布線圖，共分為發動機線束、起動電纜線束、前部線束、儀表線束、頂燈線束、左前門線束、左中門線束、右前門線束、右中門線束、尾門線束、底盤線束11個模塊。

圖2　一款乘用車線束系統三維布線圖

2.3布置環境

線束布置時應盡量避開銳邊、高溫、油路、水管、運動部件區域，保證布置可靠性。若不能避開，則需采取相應的保護措施。如發動機艙內，發動機線束應充分考慮發動機震動、排氣歧管周圍的熱輻射問題，每200mm必須設定一固定點，距離熱源應不小于100mm，線束與熱源之前附加隔熱罩，導線束外用耐高溫波紋管包扎。而車門線束應著重考慮過孔、密封、裝配因素等,過孔時采用塑膠保護套，防止線束因磨損造成的功能失效；盡量布置在車門干側，防止漏水對線束產生的影響；用盡量少得卡扣來固定盡量多的線束，減少在車身上的開孔和裝配復雜性。

2.4防電磁干擾

在電磁干擾強烈或者信號敏區域，要注意對線束增加防磁保護，設置導線為雙絞線或屏蔽線，如CAN總線。由于汽車內部電控部件對CAN總線產生干擾，使其處于從低頻到高頻變化的外部電磁環境中，因此對CAN總線的抗干擾能力提出了更高的要求[2]。作為數據可靠傳輸的CAN總線，保證其良好的抗電磁干擾特性尤其重要。

2.5搭鐵設計原則

汽車電器故障大多是因為搭鐵失效引起的，通常是搭鐵接觸不良或搭鐵線斷路。因此，汽車電路中各電器設備搭鐵點的設計，要根據用電設備的性質、功能進行合理的布置，以保證汽車上各電器設備的良好工作狀態[3]。

（1）對整車性能及安全影響大并且易受其他用電器干擾的用電器的搭鐵點一定要單獨設立，如發動機、ECU、ABS等；弱信號傳感器或易受干擾的用電器要單獨設立搭鐵點，盡量使其電氣回路最短，確保信號的真實傳遞，如音響等無線電系統；大電流用電器搭鐵點也要單獨設立，保證回路就近搭鐵，縮短回路長度，減小電壓降、電磁干擾，即安全又經濟。

（2）為了提高汽車上關鍵、影響人身安全的用電設備可靠性，采用復式搭鐵，如安全氣囊系統，確保其準確及時工作。

（3）一般用電器可根據其三維布置位置、環境，選擇性的共用搭鐵，減小裝配復雜性和材料成本。

3 二維線束圖設計

3.1二維圖設計概述

由汽車傳感器、執行器、中央控制部件等界面控制文件的數據參數及汽車電路原理圖進行線束部件的選擇，再結合三維布線圖完成二維線束圖。二維線束圖主要面向調試和維修，要詳細包含：線束的固定方式、固定位置，包扎方式；局部特殊保護措施；插接器型號及廠家；線束零件號，線束版本；每個回路導線的種類、線徑、顏色、回路起始與終止端位置；線束技術要求等。應保證線束有足夠的裕量，避免讓線束承受拉力或張力。鑒于線束是汽車部件中的變形件，其實際長度及分支位置還要經過實車實配測量驗證。

3.2線路顏色和線路標注

隨著汽車電器增多，導線數量不斷增加，為便于維修，低壓導線常以不同顏色來區分[4]。電線顏色有單色和雙色兩種，單色最優，雙色次之，電線顏色的標注采用顏色代號表示，雙色標注中第一位為主色，第二位為輔助色。各種汽車電器的搭鐵線應用黑色電線，黑色電線除作搭鐵線外，不作其它用途。因各個用電器的電源線總量較多，一般選用紅色為主色的雙色線。具體參考表1和表2。在實際制作圖紙時，考慮到線束數量和制作準確性，可以直接使用Excel和Solid Edge生成電氣回路表。

表1　電線顏色及代號

表2　電線顏色選用順序

3.3導線截面積選擇

一般12V電源線路的允許電壓降不大于1V，導線截面積的計算可按如下公式：

式中：S—導線截面積，mm2；I—流過導線的電流，A；ρ—導線電阻率，一般取值0.0185?·mm2/m；L—導線長度，m；U—導線允許的電壓降。

應當指出，導線線徑越大，能通過的電流越大，導線束越不易燒壞，線束的安全系數越高，但是線徑越大，線束的成本就越高，且不利于汽車的輕量化。圓整后的導線截面積大小還應該考慮電壓降、導線扎束后發熱和機械強度、成本等因素，一般導線面積不應小于0.5mm2。不同的導線種類其相關標準和經驗值也有所差別，具體參照表3。

表3　低壓導線允許電流值

3.4插接器的選擇

（1）車輛線束系統要盡量使用最少量的插接器以提高可靠性。插接器之間會因震動、摩擦、鍍層氧化、進水等因素出現接觸不良，也存在因人為原因導致的電氣功能阻斷。

（2）插接器的好壞直接影響線束的整體性能。對于插接器的選取首先要保證其接觸良好，可靠性好，在選擇時還應根據導線數量、線路電流大小、布置空間等限制條件選用合適的插接器。插接器端子材質一般選用黃銅，鍍層則根據具體的對接端用電設備端子鍍層來選擇，無特殊要求，一般選用鍍錫。隨著汽車的智能化，插接器數量、種類也日趨上升，給維修和裝配造成了很多不便，插接器的統一化將成為今后發展趨勢。

4 設計驗證

線束插接器按其機械性能、電氣性能、環境性能需要做終端接合力、終端拔出力、振蕩電流、絕緣強度、抗熱老化、耐高溫、耐鹽霧、溫度/濕度循環等相關試驗，導線需要做絕緣剝離性能、絕緣耐磨強度、熱壓相關檢查和試驗。批量生產前線束總成也要完成相關試驗，包括耐振動性能、耐鹽霧、電壓降、耐工業溶劑、耐溫度和濕度循環變化性能、電性能測試試驗，因客戶需求、各個國家地區相關試驗項目和遵循標準不同，實驗要求也會有所不同。

5 結束語

汽車發展的智能化、輕量化給汽車線束帶來了前所未有的挑戰，從電氣原理圖到二維線束圖，從設計理念到線束設計完成，都要有理有據，線束相關部件的選擇和匹配都要嚴格計算和校核，做好線束系統的設計，讓線束失效不再成為汽車故障的罪魁禍首。

[1] 施樹明,任有.汽車電器與電子控制[M]北京:人民交通出版社,2009.

[2] 楊龍山,王麗芳.屏蔽雙絞線在車用CAN總線中的抗干擾能力研究[J].設計計算研究,2006,(12):9-12.

[3] 仵艷.客車電氣系統的設計原則和安裝要求[J].客車技術與研究,2006,(4):34-35.

[4] QC/T 29106-2004.汽車低壓電線束技術條件[S].長沙:長沙汽車電器研究所,2004.

Application of automotive wiring harness design

System introduced automotive wiring harness systems design process, the overall layout and design verification, analyzed and discussed the harness system selection principles related components.

Automotive; harness systems; design

U463.62

A

1008-1151(2015)06-0070-02

2015-05-11

何永利（1987－），女，河南濮陽人，上汽通用五菱汽車股份有限公司助理工程師，從事發動機電噴零件及發動機線束的設計開發。