汽車線束設(shè)計策略及原材料選用方法

羅祝軍

摘要：社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對汽車線束設(shè)計帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)，有必要對其設(shè)計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)化的實施措施，達到事半功倍的設(shè)計效果。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，以及線束三維布局走向設(shè)計等問題，望該課題的研究，對后續(xù)相關(guān)工作的實踐能夠起到借鑒與參考作用。

關(guān)鍵詞：汽車線束；設(shè)計策略；原材料；選用

1整車線束電路設(shè)計

1.1電路供電分配設(shè)計

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

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)動機不運行時，在較少的信號控制下，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)動機控制器及傳感器、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。只有當點火開關(guān)上1，2，ST檔時，才有電，一般作為電源信號控制。所接的用電器一般都是BATT供電，ACC控制。且在汽車不起動時可以工作。一般有BCM，ICE，SUNROOF，ELEMIRROR，ATC，ETC等。

點火檔（IGN或KL15）：所接的用電器正常情況下，沒有電。只有當點火開關(guān)上2，ST檔時，才有電，一般作為電源信號控制。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，只有在發(fā)動機工作、發(fā)電機運轉(zhuǎn)的情況下使用。

啟動檔（ST或KL50）：當點火開關(guān)上ST檔時，才有電，主要控制啟動機，帶動發(fā)動機。

1.2電路設(shè)計保護

1.2.1線路保護設(shè)計基本原則

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

1.2.2保險絲的選取原則

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

速熔保險絲優(yōu)缺點：體積小，電流穩(wěn)定性相對差點。

慢熔保險絲優(yōu)缺點：體積小，電流穩(wěn)定性相對好。一般ABSPUMP，ABSVALVE，COOLINGFAN等都選用慢熔保險絲。

1.2.3保險絲的合并原則

為保證整車電路安全，理論上每根電源線（BATT，ACC，IGN，ST）都要有保險絲保護，若每根電源線用一個保險絲保護，整車電路將不下200個保險絲，若這樣，保險絲盒除了費用昂貴，體積過大將無法布置于車內(nèi)，因此保險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

繼電器一般可以認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、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；對周圍元器件干擾小，較輕質(zhì)量、較小體積、較長壽命；簡單的結(jié)構(gòu)、良好的工藝性、低廉的成本。

1.4搭鐵接地設(shè)計原則

重要的ECU控制器（如發(fā)動機控制器、ABSECU等）接地點必須單獨接地，因容易受其他用電器干擾，一旦失效對整車安全影響較大。

對于氣囊系統(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，故一般也要求單獨搭鐵。

部分弱信號傳感器，為保證信號傳遞真實，接地需就近傳感器裝配位置，同時最好單獨接地。

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

發(fā)動機搭鐵線、電瓶負極線一般也單獨接地，由于線徑截面較大，為減小電壓降，需控制好線長和布置走向。

接地方式：一是通過孔式接地片接地，機艙內(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

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和密封，還有線束固定孔位等。

一般設(shè)計理念有以下幾方面。

（1）按照FEATURELIST確認電器功能和安裝位置。

（2）根據(jù)裝配順序，確認線數(shù)劃分。（車身線束，發(fā)動機線束，儀表線束等）

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

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

（5）再確認此段線束直徑。

（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。

（7）線束乘客艙到發(fā)動機艙，或從發(fā)動機艙到乘客艙，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，在發(fā)動機艙等震動區(qū)域，充分評估周邊零件，線束應(yīng)與周邊零件保證10mm間隙。

（9）走線時，必須考慮零件裝配和維修順序。

3線束產(chǎn)品設(shè)計

3.1插接件的設(shè)計選用

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)動機艙內(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，同時可視區(qū)域機艙優(yōu)先選用深色或黑色的護套。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)計選用

3.2.1導(dǎo)線的類型選擇

線束導(dǎo)線設(shè)計選型重點要考慮線束所在功能和環(huán)境。如：機艙要使用耐油、高溫、振動導(dǎo)線；行李廂蓋及車門要使用低溫耐折彎的柔軟細導(dǎo)線；弱信號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（國標）、AVSS等（日標）、FLRY（德標）、TXL（美標）等四大系列。

3.2.2導(dǎo)線截面積（線徑）計算選取

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

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

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

發(fā)動機線束：主要采用波紋管包扎保護，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，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。

4結(jié)束語

總之，在當前各種條件下，汽車線束設(shè)計及原材料選用工作實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，多措并舉，克服該項工作中的諸多難點問題，進而獲得最為優(yōu)化可行的實施策略與效果。

參考文獻：

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