汽車線束系統(tǒng)的設(shè)計方法

線束系統(tǒng)作為汽車神經(jīng)，充當(dāng)著聯(lián)系中央控制部件和汽車各用電器的重任，線束系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量直接關(guān)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(yè)的快速發(fā)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(jīng)濟(jì)性和排放要求的提高，線束在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛，汽車線束系統(tǒng)的設(shè)計變得更為重要和嚴(yán)格。

一、設(shè)計流程

線束系統(tǒng)的設(shè)計是一項嚴(yán)謹(jǐn)工程，講究循序漸進(jìn)，圖1是汽車線束系統(tǒng)的設(shè)計流程。

圖1 汽車線束系統(tǒng)設(shè)計流程

二、布置原則

2.1 前期規(guī)劃

在整車概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)約主干線束成本，減少整車整體質(zhì)量，提高線束布置美感，還能大大降低火燒車風(fēng)險率。

2.2 模塊化

應(yīng)根據(jù)整機(jī)功能與特點做到線束系統(tǒng)的模塊化，方便拆裝，便于維修，節(jié)省車輛保養(yǎng)與維修時間。圖2是一款乘用車的線束系統(tǒng)的三維布線圖，共分為發(fā)動機(jī)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(tǒng)三維布線圖

2.3 布置環(huán)境

線束布置時應(yīng)盡量避開銳邊、高溫、油路、水管、運動部件區(qū)域，保證布置可靠性。若不能避開，則需采取相應(yīng)的保護(hù)措施。如發(fā)動機(jī)艙內(nèi)，發(fā)動機(jī)線束應(yīng)充分考慮發(fā)動機(jī)震動、排氣歧管周圍的熱輻射問題，每200mm必須設(shè)定一固定點，距離熱源應(yīng)不小于100mm，線束與熱源之前附加隔熱罩，導(dǎo)線束外用耐高溫波紋管包扎。而車門線束應(yīng)著重考慮過孔、密封、裝配因素等,過孔時采用塑膠保護(hù)套，防止線束因磨損造成的功能失效；盡量布置在車門干側(cè)，防止漏水對線束產(chǎn)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(fù)雜性。

2.4 防電磁干擾

在電磁干擾強(qiáng)烈或者信號敏區(qū)域，要注意對線束增加防磁保護(hù)，設(shè)置導(dǎo)線為雙絞線或屏蔽線，如CAN總線。由于汽車內(nèi)部電控部件對CAN總線產(chǎn)生干擾，使其處于從低頻到高頻變化的外部電磁環(huán)境中，因此對CAN總線的抗干擾能力提出了更高的要求 。作為數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)腃AN總線，保證其良好的抗電磁干擾特性尤其重要。

2.5 搭鐵設(shè)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(shè)備搭鐵點的設(shè)計，要根據(jù)用電設(shè)備的性質(zhì)、功能進(jìn)行合理的布置，以保證汽車上各電器設(shè)備的良好工作狀態(tài)。

（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(shè)立，如發(fā)動機(jī)、ECU、ABS等；弱信號傳感器或易受干擾的用電器要單獨設(shè)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(tǒng)；大電流用電器搭鐵點也要單獨設(shè)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(jīng)濟(jì)。

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

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

三、二維線束圖設(shè)計

3.1 二維圖設(shè)計概述

由汽車傳感器、執(zhí)行器、中央控制部件等界面控制文件的數(shù)據(jù)參數(shù)及汽車電路原理圖進(jìn)行線束部件的選擇，再結(jié)合三維布線圖完成二維線束圖。二維線束圖主要面向調(diào)試和維修，要詳細(xì)包含：線束的固定方式、固定位置，包扎方式；局部特殊保護(hù)措施；插接器型號及廠家；線束零件號，線束版本；每個回路導(dǎo)線的種類、線徑、顏色、回路起始與終止端位置；線束技術(shù)要求等。應(yīng)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(jīng)過實車實配測量驗證。

3.2 線路顏色和線路標(biāo)注

隨著汽車電器增多，導(dǎo)線數(shù)量不斷增加，為便于維修，低壓導(dǎo)線常以不同顏色來區(qū)分。電線顏色有單色和雙色兩種，單色最優(yōu)，雙色次之，電線顏色的標(biāo)注采用顏色代號表示，雙色標(biāo)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(yīng)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(shù)量和制作準(zhǔn)確性，可以直接使用Excel和Solid Edge生成電氣回路表。

3.3 導(dǎo)線截面積選擇

一般12V電源線路的允許電壓降不大于1V，導(dǎo)線截面積的計算可按如下公式：

S= IρL/U

式中：S—導(dǎo)線截面積，mm2；I—流過導(dǎo)線的電流，A；ρ—導(dǎo)線電阻率，一般取值0.0185?·mm2/m；L—導(dǎo)線長度，m；U—導(dǎo)線允許的電壓降。應(yīng)當(dāng)指出，導(dǎo)線線徑越大，能通過的電流越大，導(dǎo)線束越不易燒壞，線束的安全系數(shù)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(dǎo)線截面積大小還應(yīng)該考慮電壓降、導(dǎo)線扎束后發(fā)熱和機(jī)械強(qiáng)度、成本等因素，一般導(dǎo)線面積不應(yīng)小于0.5mm2。不同的導(dǎo)線種類其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗值也有所差別，具體參照表3。

3.4 插接器的選擇

（1）車輛線束系統(tǒng)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(jìn)水等因素出現(xiàn)接觸不良，也存在因人為原因?qū)е碌碾姎夤δ茏钄唷?/p>

（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(yīng)根據(jù)導(dǎo)線數(shù)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(zhì)一般選用黃銅，鍍層則根據(jù)具體的對接端用電設(shè)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(shù)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(tǒng)一化將成為今后發(fā)展趨勢。

四、設(shè)計驗證

線束插接器按其機(jī)械性能、電氣性能、環(huán)境性能需要做終端接合力、終端拔出力、振蕩電流、絕緣強(qiáng)度、抗熱老化、耐高溫、耐鹽霧、溫度/濕度循環(huán)等相關(guān)試驗，導(dǎo)線需要做絕緣剝離性能、絕緣耐磨強(qiáng)度、熱壓相關(guān)檢查和試驗。批量生產(chǎn)前線束總成也要完成相關(guān)試驗，包括耐振動性能、耐鹽霧、電壓降、耐工業(yè)溶劑、耐溫度和濕度循環(huán)變化性能、電性能測試試驗，因客戶需求、各個國家地區(qū)相關(guān)試驗項目和遵循標(biāo)準(zhǔn)不同，實驗要求也會有所不同。

結(jié)束語

汽車發(fā)展的智能化、輕量化給汽車線束帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，從電氣原理圖到二維線束圖，從設(shè)計理念到線束設(shè)計完成，都要有理有據(jù)，線束相關(guān)部件的選擇和匹配都要嚴(yán)格計算和校核，做好線束系統(tǒng)的設(shè)計，讓線束失效不再成為汽車故障的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

審核編輯 ：李倩