汽車線束的設計分析

李穎

摘 要：線束是汽車電路的網絡載體，如無線束也就沒有汽車電路。隨著客戶對汽車的排放性、經濟性、舒適性和安全性的要求越來越高，汽車線束逐漸變得越復雜，隨著車身提供有限的空間給線束。所以汽車線束的綜合性能設計如何提高，便成為電路設計關注的焦點，近幾年從事線束開發和設計的經驗，簡單談一下線束的設計流程和設計要點。

關鍵詞：汽車線束;三維布線;整車電器原理

引言

線束是汽車電路的網絡載體，如無線束也就沒有汽車電路。隨著客戶對汽車的排放性、經濟性、舒適性和安全性的要求越來越高，汽車線束逐漸變得越復雜，隨著車身提供有限的空間給線束。所以汽車線束的綜合性能設計如何提高，便成為電路設計關注的焦點，近幾年從事線束開發和設計的經驗，簡單談一下線束的設計流程和設計要點。

1.線束開發設計基本流程如下

（1）根據主機廠要求的功能表，將和線束連接的功能件全部列出，并與對應的電器工程師確認元件功能，獲取ICD信息，確定電器原理布局圖。

對各ECU系統的原理進行核對，將各個功能部件整合為一份完成的線束原理圖，一般電源系統和接地部分可以采用鉚接點合并在一起。同時核對各功能系統的電流大小，（包含過電流或堵轉電流等），確保能滿足例如電機，開關，保險絲，吹風等用電系統的工作需求。

（2）進行初始3D分布圖的設計，按照線束通用工藝的加工和組裝順序，使用CATIA或UG軟件完成線束的走向分布。此過程中要基本定義出保險絲盒的安裝位置，初始3D分布圖紙一般要預留一定的余量。

（3）進行2D圖紙的轉化，2D圖紙參考行業內標準，例如QC29106標準中有相關要求。

（4）根據初始2D圖紙，制作手工線束樣件，并在汽車中試裝。

（5）根據實際試裝結果和試運行結果，線束3D布線工程師對導線走向或長度在進行優化調整，要考慮動態情況。

（6）線束是配合整車電器功能件的安裝連接，由于各電器系統或整車安裝要求，線束一般需要配合各系統進行不斷的調整，優化，即整個開發過程也是設計不斷的優化和更新的過程。

2.汽車線束設計要點

2.1汽車三維布線的設計

根據整車各個電器件位置、車身等結構不同，線束布置設計方式也有所不同，因此選擇合理的布線方式就顯得比較重要。目前汽車線束常用布線方式有H型、E型。整車線束都采用分段分組式的走向設計方式，線束分段分組的走向直接影響到整車電器原理分配和線束設計與制造。目前汽車線束分段分組以日系車型和德系車型為主：日系車型線束分段分組比較細，而德系車型線束基本是一條線。三維線束設計也要遵循以下布置原則。

1）線束布置要考慮安裝方便性及裝配工藝可行性。

2）線束布置要考慮線束和插接件過孔空間、插接件固定和插拔空間，滿足在實際情況下穿線和插接操作的方便性。

3）線束布置要考慮線束過孔的密封與線束固定和保護方式。

4）線束布置應沿邊、沿走線槽，避免線束直接承受壓力，與管路間隙均勻、與周圍零部件間隙合理。

5）安裝在振動或運動部件上時，應根據部件振動幅度、運動件最大運動行程來確定預留長度，保證預留長度能夠不使振動在線束上傳遞、不使線束承受拉力。

6）門線束與車身連接處要預留足夠的長度，而且還要防止關門后線束過多積聚，另外門線束的孔位要低于車身側的孔位，避免液體沿著線束流進車身內部。

7）在車身部分位置，為了保證線束與周邊的間隙，使用硬管或夾板來保證線束不變形。

2.2整車電器原理設計

整車電器原理是線束設計的核心依據，只有保證原理圖紙準確，線束設計和制造才能滿足客戶設定的目標。整車原理主要包含三部分內容：各個系統單元電路原理圖紙、整車電源分配圖、整車搭鐵分布圖。

2.2.1系統單元電路原理圖

系統單元電路原理圖反映各個系統單元電路構成、連接關系和工作原理。一張完整的系統單元原理圖應從蓄電池開始，到熔斷絲盒和熔斷絲盒內的熔斷絲，經過繼電器，經過開關（或者控制模塊），再到用電設備，最后搭鐵，形成一個完整的來回信息。其設計要求和原則如下：

1）電器工程師提供整車各個電器系統的功能、電器負荷以及相關電器屬性、機械屬性等要求，根據要求討論并制定主要單元電路、電器件、零部件組成。

2）確定電器件額定電壓、工作電壓范圍、額定功率、電壓降、負載搭鐵等。

3）考慮額定工作電流、最大工作電流（電機阻轉狀態）、脈沖（浪涌）電流、靜態耗電電流的大小。

2.2.2電源分配圖

電源分配圖用于反映整車熔斷絲和繼電器同負載之間對應關系，用電器的取電模式決定了電源分配。電源分配圖一般有簡單的邏輯控制關系，圖紙簡潔明了，不需要復雜的控制關系和多余信息（插件信息、設備接線信息等）。因此在設計時候要考慮以下原則。

1）各電器件具體采用何種工作電源模式（（BAT+，IG1， IG2， ACC），需要根據用電器功能需求來確定。

2）根據電器件功能和要求，選擇與之匹配的繼電器（如刮水繼電器、危險報警繼電器等），另外對額定工作電流較大的電器件，要采用合適繼電器對其進行控制，起到保護開關的作用。

3）根據電器件功率、線徑、工作環境等，選擇合適的熔斷絲片（如Mini， ATO， MIDI， JCASE，LPJ等）。

4）在進行電源分配時，要考慮到點火開關耐電流值。

2.2.3搭鐵分布圖

搭鐵點分布在原理設計中顯得比較復雜同時也非常重要，搭鐵設計合理與否會造成信號干擾，影響到電器性能穩定工作和整車EMC。搭鐵是指將一個電路、設備、分系統與參考搭鐵連接起來，給它們提供一個等電位點或面。根據整車的布置，一般會設多個搭鐵點。搭鐵的設計應滿足以下原則。

1）就近共用搭鐵點原則，這樣能夠避免搭鐵線過長，造成不必要的電壓降。

2）對整車性能及安全影響較大的電器件（如ECU， ABS等）和易受其它用電設備干擾的電器件（如音響、油位傳感器等）搭鐵，要求單設。

3）對于安全氣囊線束搭鐵，不僅要單設且最好采用復式搭鐵，這樣即使其中一處搭鐵失效，系統也能夠安全工作。

4）對燈具、風扇等電器功能相近電路中搭鐵，可以將其搭鐵點合并搭鐵。

5）需要將電子搭鐵和功率搭鐵區分開來，也要將模擬搭鐵和數字搭鐵分開來接，以避免信號間相互干擾。

6）為避免干擾，無線電系統要單設搭鐵;弱信號傳感器的搭鐵線，應單獨且要離傳感器較近的位置，以保證信號傳遞的真實。

7）遵循一些電器件搭鐵的特殊要求。

在完成單元電路原理圖、電源分配圖、搭鐵分布圖后，最后需要從整車設計角度考慮如何對整車電路系統進行集成，完整正確的電路系統是實現電路設計目標的基礎。因此，需要電器系統工程師和其它部件工程師一起對整車電路中控制器和執行器、控制器和控制器、控制器和傳感器及開關之間的輸入輸出信號的匹配性進行確認。

結語

汽車線束是汽車電路的網絡主體，在設計過程中主要體現在：零部件的原材料設計選型，供電電源的合理電流分配，及電線承載電流與用電器的合理匹配，和用電器接地合并的有效策略，最后再加上整車線束正向的三維布置＼系統原理同步結合設計，才能保證整車線束電路的設計可靠性。

參考文獻

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