汽車線束可靠性及線束設計分析研究

王曉東 王冠霖 劉世勛

摘要：隨著汽車技術的高速發展，汽車自動化、智能化程度的逐步提高，作為連接汽車各種電器設備神經網絡的整車線束，也越來越復雜，對可靠性也提出了更高的要求，同時企業經營成本的新增，線束成本壓力也越來越大。

關鍵詞：汽車線束;系統設計;可靠性

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車也越來越成為人們生產和生活中所必不可少的一項工具，在人們對于汽車的選擇上，往往都會將汽車的安全性、實用性以及油耗性等作為首要的考慮要素。為了更好的將上述功能符合人們的需要標準，促使了電氣系統設計成為了現代汽車研發設計上的重點，而在電氣系統中作為其主體控制部分，汽車線束在傳輸電力和電信號上占有者十分關鍵位置，成為影響汽車整體電力系統正常運轉的最為關鍵的環節。可靠性作為當前衡量產品的重要的質量標準，越來越為各工程技術領域所重視，特別是對于汽車電線束系統來說，由上千個零部件和數公里的導線，每個零件的可靠性直接決定著整個系統能否可靠的工作，所以設計、制造、運儲和使用中都要體現出可靠的性要求。本文分析了汽車線束系統設計及可靠性。

關鍵詞：汽車線束;可靠性;設計分析

1.汽車線束的概況

1.1汽車線束的概念

所謂汽車線束，是按照汽車各部分結構和電路設計將汽車各部電源和電線相連接的電線集合，本質上是一個電路網，如果汽車中沒有線束，則汽車內部各種零件和結構就只是一個個獨立的設備。由于線束的主要作用是導電，所以通常情況下，線束的材質是銅制的，將銅材制成接觸器并與線纜壓接，用金屬外殼將其包裹捆扎后形成的可以用來鏈接各零部件和設備的組件。線束不僅應用在廚衛家電、計算機等現代設備中，更廣泛應用于汽車線束中，區別在于汽車中的線束是多蕊軟質銅線，而一般家電中的線束是單蕊硬線。由于汽車行業的特殊性和汽車本身結構的復雜性，所以要求汽車線束應該選用質地較軟的銅線。

1.2 汽車線束的規格和功能

對于汽車的線束規格，我們通常采用電線的標稱截面積來界定，常用的規格有0.35mm2～16.0mm2不等，例如指示燈等耗電量較小的電器通常采用0.5mm2規格的電線就可以，而蓄電池搭鐵線則常選用的規格16mm2。由于汽車中的線束相當于人大腦中的神經和血管，起著傳輸信號的作用，加之現代汽車行業的快速發展使得汽車中電子電氣元件越來越多，相應的線束也越來越密集，一旦出現問題，必然修理困難。

1.3 汽車線束設計原則與流程

在汽車電路設計中，必須遵循一定的原則。在選擇導線的時候，應當選擇符合顏色的導線，避免識別錯誤。同時，要選擇適宜的橫截面積，并且在此基礎上要求導線以最短的方式進行連接，將導線安裝在接插件的兩側，來進行整體汽車線束設計。這是線束設計的基本原則。

在遵循相關基本原則的基礎上，進行汽車線束的基本設計。其基本流程主要為，首先確定整體汽車的電氣性能，在熟悉之后，繪制電氣原理圖，在原理圖中對汽車線束進行主要的設計，在設計汽車線束時應注意導線的選取，端子和連接件的選取。在汽車線束大概設計之后，進行汽車的可靠性檢查和試驗。如果檢查合格，就進一步繪制汽車線束圖，然后依據汽車線束圖進行汽車線束工藝設計，并進一步投放到汽車線束生產中。如果檢查不合格，就要重新設計汽車線束，設計完成后進一步進行可靠性的檢查和試驗。

2. 汽車線束系統可靠性分析

2.1接插件的選取

接插件的主要作用一是保證與電器件的良好對接，保證信號傳遞的可靠性，做到絕緣并防止短路，二是可以利用接插件自身的限位卡子對接插件定位，防止對接后產生運動。原則上機艙內的接插件要選擇防水型，如：與發動機艙內電器件對接的護套，應選擇帶防水橡膠密封塞的。選用同一種護套時其顏色一定要有區別，另外線束與線束對接的一對護套一定要選用相同的顏色，都是為了避免裝配和維修時出現對接錯誤。對于性能要求較高的安全氣囊、ECU、ABS等用的端子接插件，應優先選用鍍金件以保證安全可靠性。為減少線束對接用接插件的種類和數量，優先選用混合型接插件。為保證裝配，維修的可靠性，同一分支處的線束中同一型號的絕緣護套不能重復使用，但如今線束總成的回路越來越多，在線束主干線上同一處開始分支的成組線束越來越多，單從型號上來保證可靠性已滿足不了需求。因此在設計選用插接器時，要廣泛應用防錯技術，不僅要考慮型號，還要考慮顏色，考慮定位槽位置，考慮公端還是母端，導線顏色等。通過這些插接器的選取，可以有效降低裝配時出現錯插的可能性。在設計過程中，如果多應用一些防錯技術并考慮一些可靠性，不僅能提高設計可靠性，而且對提高整車電器的可靠性會十分明顯。

2.2全車型線束包扎和防護措施

汽車線束外包扎應起到耐磨、阻燃、防腐蝕、防干擾，降低噪音，美化外觀的作用。一般根據工作環境和空間大小進行線束捆扎。對于工作環境惡劣的線束，用高阻燃、防水、機械強度高的波紋管包扎。對于環境相對較差的線束大部分枝干也可用阻燃性較好的波紋管進行包扎，部分分支用PVC管包扎。對于儀表臺來說，環境相對較好，可用膠帶全纏或花纏。門線和頂棚線工作空間較小，可用膠帶全纏，部分分支可用工業塑料布包扎，較細的頂棚線可用海綿膠帶粘在車身上。底盤線因與車體接觸部位較多，因此用波紋管包扎防止線束磨損。車輛在運行過程中不可避免會造成線束與周邊物體的磨損，因此汽車要做好線束防護措施是很有必要的。車門線束在與車身連接處要預留夠足夠的長度，而且還要防止關閉車門后線束的過多積聚;車身內部布置一些車內附加線束，應充分考慮線束是否會與車內其它部件產生摩擦（如車內加強鈑金以及焊接螺栓等）;部分線束與車身產生相對運動，發出聲音的部位，應增加海綿或固定，以免產生噪音。

2.3橡膠件的設計

在線束需要穿過車身鈑金孔時需要增加橡膠保護套，以起到保護線束、防水及密封等作用。車門線束上的膠套最為常見，由于在可視范圍內，除了考慮以上功能還要做到盡量美觀。橡膠件的常用材質一般為天然橡膠、氯丁膠、硅橡膠及三元乙丙（EPDM）等，綜合材料特性考慮，EPDM性能最佳，故用在汽車線束上的橡膠件一般都選用EPDM。

3.提高汽車線束設計的可靠性措施分析

3.1對線束的長度進行合理設計

一般情況下，相關人員在進行線路長度的設計時會以汽車上用電器的實際位置為基礎，然后再對線束每個部分的長度進行精心設計，而且，在汽車上各個有線束經過的位置都具有與之對應的孔位和扎帶用于對汽車線束的固定。因此，汽車線束設計的可靠性與相關人員對汽車線束長度的合理設計密切相關。要是對汽車線束設計得太長，那么不僅會造成材料上的浪費，而且會占據汽車上的更多空間，不利于后期工作的開展，還有在汽車的實際行駛途中容易與其他零部件發生摩擦，汽車線束很快受到磨損，從而容易導致汽車出現線束短路等故障。要是長度設計得過短，那么對線束的支配就會變得困難，并且可能無法完成對汽車線束的裝配，如果在裝配中遇到只差一點點長度就可以完成的情況，有的工作人員為了避免麻煩就會用力將線束繃緊，從而就留下了非常大的安全隱患，即在端子處出現從護套中松脫出來的現象，這樣就不利于提高汽車線束設計的可靠性。所以，相關人員在汽車線束長度的設計中一定要合理，并且寧可稍有富余，也不要將長度設計得過短。

3.2提高連接器與端子設計的可靠性

對于汽車的電氣系統而言，連接器與端子同樣對其有著極大的影響，并且也是汽車線束的重要組成部分。因為汽車在行駛過程中是處于長時間的高速運轉情況下，并且由于其機械系統中堆積的大量油污和塵土的長時間侵蝕，就很容易導致連接器與端子產生老化的現象，并且其位置開始松動，甚至被銹蝕，這樣對保證汽車電氣系統的正常運轉非常不利，會經常出現故障。對相關數據的統計發現，因為汽車線束連接器與端子發生老化然后出現松動情況，從而導致汽車線束問題是汽車電氣系統整個問題的三分之二。所以，要想提高汽車線束設計的可靠性，那么提高連接器與端子設計的可靠性很有必要。

3.結語

在汽車線束裝配時必須要選擇合理的工藝。線束裝配是汽車生產過程中的一項重要內容，將會對汽車的性能產生重要的影響。在線束裝配時必須要選擇合理的裝配工藝，提高裝配的效率。此外，還應加強對汽車線束裝配工藝的研究，不斷完成線束裝配工藝。

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