汽車電線束現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢

徐立書

我國的汽車業(yè)發(fā)展歷史雖然晚于很多的西方國家，但其發(fā)展速度卻非常驚人，尤其在汽車技術(shù)方面，已經(jīng)逐漸與世界的高端技術(shù)領(lǐng)域相靠攏。而汽車電線束作為汽車一個重要部件，直接影響到汽車的電器性能。因此，這就要求汽車電線束的設(shè)計必須具備可靠的數(shù)據(jù)傳輸能力、集成化、輕量化?；诖?，本文將著重分析探討汽車電線束現(xiàn)狀及未來發(fā)展，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

1、汽車電線束發(fā)展現(xiàn)狀

汽車電線束由電線、接插件和包裹膠帶等組成，是連接汽車各個電器與電子設(shè)備的重要元件，素有汽車神經(jīng)之稱，是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，可以說電線束是與汽車同步誕生的。汽車的初始狀態(tài)結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械控制占主導(dǎo)地位，起初人們更關(guān)注汽車機(jī)械性能方面的研究，電線束僅作為整車的一個部件，沒有得到重視，對其技術(shù)質(zhì)量的評價也只是電路的導(dǎo)通與否，電線束的加工工藝為手工絞接、焊接、栓接等落后工藝，其連接的可靠性、互換性、可維修性等方面較差。20世紀(jì)90年代后，汽車電氣系統(tǒng)的增加直接導(dǎo)致終端電器的增加，信號傳輸能力也受到了強(qiáng)烈的挑戰(zhàn)。解決的辦法是增加電線回路，使電線、連接器、傳感器等不可避免地劇增，電線束的重量和體積也達(dá)到了汽車難以承受的范圍。因此，提高汽車電纜束的信號傳輸能力和減輕重量自然成為人們探討和研究的主要課題，同時也預(yù)示了汽車電線束的發(fā)展方向。

2、汽車電線束特點及過程管理

2.1汽車電線束特點

1）多路傳輸技術(shù)。粗大的線束不僅占用了汽車上寶貴的空間資源，增加了汽車的重量，而且降低了可靠性，增加了維修難度，特別是提高了汽車的成本。2）由模塊組成的電路控制系統(tǒng)。模塊組成的電路控制系統(tǒng)是由安裝在駕駛室的中央模塊和各用電設(shè)備處的區(qū)域模塊組成，各模塊之間僅通過一根共用電源線和一條數(shù)據(jù)線連接。3）中央電器盒集成化。中央電器盒的集成化存在多種形式，其基本原理是把全車需要控制的元件、電路監(jiān)測元件和熔斷器通過印刷電路板和殼體組裝成一個總塊，這個總塊通過標(biāo)準(zhǔn)插接件與線束相連以便與對全車電器件進(jìn)行集中控制，達(dá)到簡化線路、檢修和排處故障方便的目的。4）光纜的使用。根據(jù)功能以及整車裝配的方便，電線束一般可以分為儀表集群、發(fā)動機(jī)集群以及車身集群。隨著IT技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)E概念車，網(wǎng)絡(luò)集群已經(jīng)呼之欲出，已經(jīng)明確了汽車網(wǎng)絡(luò)化、模塊化的發(fā)展方向。由于導(dǎo)線傳輸信號的局限性，用于車內(nèi)速度快、容量大、體積小、保密性強(qiáng)、抗干擾好等優(yōu)勢，將很快成為未業(yè)汽車數(shù)據(jù)處理和交換的優(yōu)選材料，而最終替代傳統(tǒng)的電線束，使動力和信號分配系統(tǒng)進(jìn)入一個新的歷史發(fā)展階段。光纜的應(yīng)用將使用線數(shù)量大減，線束簡單，便于安裝、檢修，另外還具有質(zhì)量輕、體積小、傳輸信息量大等特點。5）同步設(shè)計。所謂同步設(shè)計是指整車廠在開發(fā)新車型的同時，電線束制造廠的設(shè)計師便參與其中，發(fā)揮各自的技術(shù)優(yōu)勢，共同確定電線的各種性能參數(shù)、終端用電器插座、轉(zhuǎn)接連接器以及電線束的布局走向、搭鐵位置等。這樣，不僅有利于整車設(shè)計質(zhì)量和效率的提高，也使電線束設(shè)計擺脫了被動與滯后的缺陷，為將來的配套和服務(wù)打下了堅實的基礎(chǔ)。

2.2熔斷器（保險絲）的選型

按熔斷器的保護(hù)形式分可分為兩種：過電流保護(hù)與過熱保護(hù)。汽車上大部分使用的是過電流保護(hù)的熔斷器。過電流保護(hù)的熔斷器就是平常我們所說的保險絲。一般而言，發(fā)動機(jī)ECU、ABS等對整車性能及安全性影響較大，為其不受其它用電設(shè)備干擾，該相關(guān)電器件的保險必須獨立設(shè)計；而一些發(fā)動機(jī)傳感器、各類報警信號，如果它們相互干擾不敏感，可共用一個保險。照明燈、喇叭等電器件也可以根據(jù)不“干擾原則”相互組合，共同使用一個保險。但對于電阻型的負(fù)載與電感型的負(fù)載應(yīng)盡量避開使用同一保險。關(guān)于的熔斷器（保險絲）容量大小的經(jīng)驗計算公式如下：

熔斷器容量的大小﹥電器件工作電流/（負(fù)載系數(shù)*峰值電流時間系數(shù)*環(huán)境溫度修正系數(shù)）

公式中的各系數(shù)說明如下：1）負(fù)載系數(shù)，負(fù)載系數(shù)分為連續(xù)性負(fù)載和間斷性負(fù)載。連續(xù)性負(fù)載：工作在8S以上，連續(xù)負(fù)載系數(shù)為0.8。間斷性負(fù)載：工作在8S以下，間斷負(fù)載系數(shù)為1.1。2）峰值電流時間系數(shù)，若出現(xiàn)峰值電流時間小于0.2秒，其系數(shù)為1.若大于0.2秒，系數(shù)為0.9。3）環(huán)境溫度修正系數(shù)：布置在駕駛室內(nèi)側(cè)系數(shù)為1，布置在發(fā)動機(jī)艙則系數(shù)為0.9。例如：點煙器的工作電流為10A，熔斷器容量大于10/（0.8X0.9*1）=13.89A，根據(jù)熔斷器的實際規(guī)格，可選取15A大小的熔斷器保護(hù)線路。

在設(shè)計過程中， 依據(jù)電源分配標(biāo)準(zhǔn)對用電設(shè)備使用的電源類型進(jìn)行嚴(yán)格劃分， 以及對用電設(shè)備特性進(jìn)行嚴(yán)格劃分。 例如對用電設(shè)備使用頻率進(jìn)行統(tǒng)計， 用電設(shè)備安全等級進(jìn)行劃分， 用電設(shè)備類型進(jìn)行劃分（電機(jī)類， 非電機(jī)類）， 用電設(shè)備控制策略等信息進(jìn)行全面分析。對用電設(shè)備功能和結(jié)構(gòu)了解得越透徹， 越有利于優(yōu)化熔斷絲和繼電器的數(shù)量和種類。 在選擇熔斷絲和繼電器的時候?qū)ζ鋬r格和性能進(jìn)行篩選， 選擇與所開發(fā)車型性價比最貼合的產(chǎn)品， 不要單一的沿用。

2.3導(dǎo)線選型

在整車電線束成本中， 導(dǎo)線的成本占了24%， 說明導(dǎo)線是降成本的重要項之一。 通常在選擇導(dǎo)線的時候， 為了防止計算不準(zhǔn)確或者機(jī)械破壞斷路， 往往選擇的線徑要高于實際的需求很多， 這樣就會造成整車線束的質(zhì)量增加， 整車導(dǎo)線的成本上升， 整車空間受壓迫， 因此對整車導(dǎo)線線徑的優(yōu)化是非常必要的。 表1是導(dǎo)線規(guī)格表。

S：導(dǎo)線橫截面積；I：電流值；ρ：銅線的電阻率；L：導(dǎo)線長度；U：導(dǎo)線允許的電壓降。除以上公式外，還需同時考慮下列情況：1）導(dǎo)線過長可適當(dāng)將線徑放大；2）導(dǎo)線經(jīng)多個插接件轉(zhuǎn)接后連接到用電器的情況，考慮端子電壓降較大，可適當(dāng)將線徑放大；3）對于裝配在發(fā)動機(jī)上的線束，建議采用銅絲，高溫處的線束需使用隔熱并能耐油腐蝕的PVC或PUR外包。

2.4電線束3D布置

電線束3D布置是有效降低整車電線束成本的另一個方向。電線束的布置是否合理會對整車線束成本增加產(chǎn)生很大的影響，例如配電盒擺放位置的選擇、控制器的擺放位置、裝配空間的選擇等，都會對裝配節(jié)拍、拆裝的便利性、整車線束的尺寸、電線束附件使用的數(shù)量和種類等產(chǎn)生影響。

2.5電線束零部件選擇

在車型開發(fā)過程中，零部件的選擇在降低成本和縮短開發(fā)周期過程中扮演著重要的角色。通常在選擇零部件的時候，首先要考慮平臺化。所謂的平臺化是指在開發(fā)過程中用相似的底盤和車身結(jié)構(gòu)，承載不同車型的開發(fā)及生產(chǎn)制造，生產(chǎn)出外形、功能不盡相同的產(chǎn)品。對于電線束的平臺化簡單地講，就是在設(shè)計的初期盡量以同一平臺的成熟車型為參考，如選用相同電器功能件、線束附件（包括扎帶、橡膠件、支架）、包扎方式等，不僅可以減少整車線束的開發(fā)（對公司長遠(yuǎn)發(fā)展也有利），縮短了新項目零部件的采購周期、降低開模費用，從而降低整車電線束成本，一旦保持這樣設(shè)計2～3個車型，成本優(yōu)勢會有不小的體現(xiàn)。

總而言之，汽車電線束是汽車電器網(wǎng)絡(luò)的載體，隨著汽車工業(yè)在我國的飛速發(fā)展，汽車電線束從最初的導(dǎo)通功能的線束，逐漸發(fā)展成為模塊化、網(wǎng)絡(luò)化。汽車電線束的發(fā)展，不僅滿足了汽車各種性能要求，也推動了整車同步研發(fā)設(shè)計，整個行業(yè)充滿了活力。這就要求我們在以后的實際工作中必須對其實現(xiàn)進(jìn)一步研究探討。

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