汽車線束設(shè)計(jì)策略及原材料選用方法

羅祝軍

摘要：社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)汽車線束設(shè)計(jì)帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，有必要對(duì)其設(shè)計(jì)策略及原材料選用問題展開深入研究與探討，并采取最優(yōu)化的實(shí)施措施，達(dá)到事半功倍的設(shè)計(jì)效果。本文首先概述了相關(guān)內(nèi)容，分析了整車線束電路設(shè)計(jì)，以及線束三維布局走向設(shè)計(jì)等問題，望該課題的研究，對(duì)后續(xù)相關(guān)工作的實(shí)踐能夠起到借鑒與參考作用。

關(guān)鍵詞：汽車線束；設(shè)計(jì)策略；原材料；選用

1整車線束電路設(shè)計(jì)

1.1電路供電分配設(shè)計(jì)

汽車的電路分配設(shè)計(jì)的合理性，直接影響到汽車安全性和用電器是否能正常工作，所以各主機(jī)廠線路的安全設(shè)計(jì)作為基本出發(fā)點(diǎn)，主要由4個(gè)部分組成整車電路分配設(shè)計(jì)。

電池常電（Batt或KL30）：與電瓶常接，接的用電器主要是汽車的重要件或安全件，其目的是確保這些用電器即使發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行時(shí)，在較少的信號(hào)控制下，也能為這些件供電，保證用電器能工作正常等。例：AIRBAG控制器、ABS控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器及傳感器、燃油泵等常電。

上電檔（ACC或KLR）：所接的用電器正常情況下，沒有電。只有當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)上1，2，ST檔時(shí)，才有電，一般作為電源信號(hào)控制。所接的用電器一般都是BATT供電，ACC控制。且在汽車不起動(dòng)時(shí)可以工作。一般有BCM，ICE，SUNROOF，ELEMIRROR，ATC，ETC等。

點(diǎn)火檔（IGN或KL15）：所接的用電器正常情況下，沒有電。只有當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)上2，ST檔時(shí)，才有電，一般作為電源信號(hào)控制。所接的用電器一般都是BATT供電，IGN控制。這部分電器件電源主要來自發(fā)電機(jī)，只有在發(fā)動(dòng)機(jī)工作、發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下使用。

啟動(dòng)檔（ST或KL50）：當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)上ST檔時(shí)，才有電，主要控制啟動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

1.2電路設(shè)計(jì)保護(hù)

1.2.1線路保護(hù)設(shè)計(jì)基本原則

一般電路的保護(hù)設(shè)計(jì)原則如下：保險(xiǎn)絲額定容量=電路最大工作電流×1.25，電線額定電流=保險(xiǎn)絲額定容量×1.25。

1.2.2保險(xiǎn)絲的選取原則

保險(xiǎn)絲一般分為慢熔和速熔兩種，一般設(shè)計(jì)中，30A以上選用慢熔，30A及以下選用速熔。

速熔保險(xiǎn)絲優(yōu)缺點(diǎn)：體積小，電流穩(wěn)定性相對(duì)差點(diǎn)。

慢熔保險(xiǎn)絲優(yōu)缺點(diǎn)：體積小，電流穩(wěn)定性相對(duì)好。一般ABSPUMP，ABSVALVE，COOLINGFAN等都選用慢熔保險(xiǎn)絲。

1.2.3保險(xiǎn)絲的合并原則

為保證整車電路安全，理論上每根電源線（BATT，ACC，IGN，ST）都要有保險(xiǎn)絲保護(hù)，若每根電源線用一個(gè)保險(xiǎn)絲保護(hù)，整車電路將不下200個(gè)保險(xiǎn)絲，若這樣，保險(xiǎn)絲盒除了費(fèi)用昂貴，體積過大將無法布置于車內(nèi)，因此保險(xiǎn)絲在滿足電器件性能前提下，盡多合并使用。

1.3繼電器的選取設(shè)計(jì)

繼電器一般可以認(rèn)為小電流控制大電流原則，按形式可分為4PIN式、5PIN式、特殊式（例閃光繼電器）等幾種。繼電器的選用主要是根據(jù)用開關(guān)的承載能力和電器的功率來決定。一般常用繼電器的功能有前照燈、轉(zhuǎn)向燈、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)、雨刮器、油泵、喇叭、后風(fēng)窗加熱等。

繼電器選用的主要參考技術(shù)要求如下：良好的可靠性；穩(wěn)定的性能；對(duì)周圍元器件干擾小，較輕質(zhì)量、較小體積、較長(zhǎng)壽命；簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、良好的工藝性、低廉的成本。

1.4搭鐵接地設(shè)計(jì)原則

重要的ECU控制器（如發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、ABSECU等）接地點(diǎn)必須單獨(dú)接地，因容易受其他用電器干擾，一旦失效對(duì)整車安全影響較大。

對(duì)于氣囊系統(tǒng)，為了確保安全可靠性，往往要求雙接地，一旦一處失效，另一接地確保系統(tǒng)正常。

娛樂等無線系統(tǒng)，容易受干擾，而且客戶容易感知，故一般也要求單獨(dú)搭鐵。

部分弱信號(hào)傳感器，為保證信號(hào)傳遞真實(shí)，接地需就近傳感器裝配位置，同時(shí)最好單獨(dú)接地。

剩余電器件為避免線過長(zhǎng)引起過大線壓降，原則是就近接地，并根據(jù)具體布置情況，可以接地點(diǎn)共用合并。

發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵線、電瓶負(fù)極線一般也單獨(dú)接地，由于線徑截面較大，為減小電壓降，需控制好線長(zhǎng)和布置走向。

接地方式：一是通過孔式接地片接地，機(jī)艙內(nèi)接地，需套上熱縮管避免壓接處氧化；二是通過導(dǎo)線內(nèi)部連接釘接地。

2線束三維布局走向設(shè)計(jì)

三維布線用的主要軟件有PRO-E、UG和CATIA等。軟件主要仿真模擬各區(qū)域的線束布置走向、線束直徑，以及線束過孔處的保護(hù)和密封，還有線束固定孔位等。

一般設(shè)計(jì)理念有以下幾方面。

（1）按照FEATURELIST確認(rèn)電器功能和安裝位置。

（2）根據(jù)裝配順序，確認(rèn)線數(shù)劃分。（車身線束，發(fā)動(dòng)機(jī)線束，儀表線束等）

（3）按照各系統(tǒng)要求進(jìn)行原理分析，最后歸納總結(jié)每一段線束有多少個(gè)回路。

（4）根據(jù)線束安裝環(huán)境，確認(rèn)該段線束是否需要保護(hù)。（膠布，PVC管，波紋管）

（5）再確認(rèn)此段線束直徑。

（6）線束固定：優(yōu)先考慮卡扣固定，在卡扣無法滿足安裝條件下，考慮選用支架，每200～300mm應(yīng)有卡扣固定點(diǎn)。

（7）線束乘客艙到發(fā)動(dòng)機(jī)艙，或從發(fā)動(dòng)機(jī)艙到乘客艙，都要求有橡膠件防水。

（8）線束應(yīng)貼著車身走，遇到板徑快口，必須繞過或加以保護(hù)，在發(fā)動(dòng)機(jī)艙等震動(dòng)區(qū)域，充分評(píng)估周邊零件，線束應(yīng)與周邊零件保證10mm間隙。

（9）走線時(shí)，必須考慮零件裝配和維修順序。

3線束產(chǎn)品設(shè)計(jì)

3.1插接件的設(shè)計(jì)選用

插接件選取應(yīng)優(yōu)先選用雙彈簧式壓緊結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，有良好接觸性，保證公母端子接觸電壓降為最低。根據(jù)用電器電流大小及導(dǎo)線截面積選擇合理接插件。發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)接插件，要選擇防水性，由于艙內(nèi)存在較多腐蝕性液體和氣體，及溫濕度大。同一區(qū)域使用同一類型接插件要有顏色防錯(cuò)，同時(shí)可視區(qū)域機(jī)艙優(yōu)先選用深色或黑色的護(hù)套。優(yōu)于同一區(qū)域存在大小電流用電器，故接插件優(yōu)先選用混合，可以減少接插件種類和數(shù)量。部分安全帶預(yù)警、氣囊及控制器，要考慮端子為鍍金的接插件，保證不易氧化及接觸可靠。

3.2導(dǎo)線的設(shè)計(jì)選用

3.2.1導(dǎo)線的類型選擇

線束導(dǎo)線設(shè)計(jì)選型重點(diǎn)要考慮線束所在功能和環(huán)境。如：機(jī)艙要使用耐油、高溫、振動(dòng)導(dǎo)線；行李廂蓋及車門要使用低溫耐折彎的柔軟細(xì)導(dǎo)線；弱信號(hào)電器件及傳感器要用防干擾的屏蔽線等。

汽車線束常使用導(dǎo)線種類有QVR（國(guó)標(biāo)）、AVSS等（日標(biāo)）、FLRY（德標(biāo)）、TXL（美標(biāo)）等四大系列。

3.2.2導(dǎo)線截面積（線徑）計(jì)算選取

導(dǎo)線線徑根據(jù)用電器功率大小、長(zhǎng)時(shí)間或短時(shí)間通電來計(jì)算選取；短時(shí)可選用60%～100%之間導(dǎo)線的實(shí)際載流量；長(zhǎng)時(shí)工作用電器可選擇60%導(dǎo)線的實(shí)際載流量。

導(dǎo)線所能承受的載流量，隨著溫度上升而減小，選用時(shí)需要關(guān)注。

3.3整車線束外部包扎和固定

3.3.1線束外部包扎設(shè)計(jì)

線束外部包扎主要根據(jù)捆扎、耐磨、防噪、防腐蝕、外觀美化等作用進(jìn)行設(shè)計(jì)。

發(fā)動(dòng)機(jī)線束：主要采用波紋管包扎保護(hù)，主要是起到耐熱、耐磨、防腐蝕、外觀美化等作用。

前艙線束：采用耐磨的波紋管包扎，未與車身干涉處用PVC管進(jìn)行包扎。

儀表線束：采用PVC花纏，與鈑金干涉處用布基膠布，與內(nèi)飾干涉處用海綿膠布防噪。

門線束和車頂線束：同儀表線束。

底盤線束：用波紋管包扎保護(hù)，避免與車身磨，及路面上的石頭撞擊。

3.3.2外部包裹物的性能分析

波紋管：在線束外部包裹物中占30%左右。主要材質(zhì)有PP＼PA二種，其特點(diǎn)是耐高溫、耐磨性很好。適用溫度在-40℃～150℃。PA阻燃、耐磨好；但PP抗彎曲疲勞性較強(qiáng)。

4結(jié)束語

總之，在當(dāng)前各種條件下，汽車線束設(shè)計(jì)及原材料選用工作實(shí)踐中依舊存在著多方面的問題，我們應(yīng)該從這些問題的實(shí)際情況出發(fā)，深刻分析其產(chǎn)生的多方面原因，統(tǒng)籌并進(jìn)，多措并舉，克服該項(xiàng)工作中的諸多難點(diǎn)問題，進(jìn)而獲得最為優(yōu)化可行的實(shí)施策略與效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]駱小芳.關(guān)于汽車線束系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其可靠性的研究[J].大眾科技，2015（1）：25-27.