汽车线束设计策略及原材料选用方法

2018-06-22罗祝军

科学与财富 2018年15期

罗祝军

摘要：社會经济的快速发展，对汽车线束设计带来了新的机遇与挑战，有必要对其设计策略及原材料选用问题展开深入研究与探讨，并采取最优化的实施措施，达到事半功倍的设计效果。本文首先概述了相关内容，分析了整车线束电路设计，以及线束三维布局走向设计等问题，望该课题的研究，对后续相关工作的实践能够起到借鉴与参考作用。

关键词：汽车线束；设计策略；原材料；选用

1整车线束电路设计

1.1电路供电分配设计

汽车的电路分配设计的合理性，直接影响到汽车安全性和用电器是否能正常工作，所以各主机厂线路的安全设计作为基本出发点，主要由4个部分组成整车电路分配设计。

电池常电（Batt或KL30）：与电瓶常接，接的用电器主要是汽车的重要件或安全件，其目的是确保这些用电器即使发动机不运行时，在较少的信号控制下，也能为这些件供电，保证用电器能工作正常等。例：AIRBAG控制器、ABS控制器、发动机控制器及传感器、燃油泵等常电。

上电档（ACC或KLR）：所接的用电器正常情况下，没有电。只有当点火开关上1，2，ST档时，才有电，一般作为电源信号控制。所接的用电器一般都是BATT供电，ACC控制。且在汽车不起动时可以工作。一般有BCM，ICE，SUNROOF，ELEMIRROR，ATC，ETC等。

点火档（IGN或KL15）：所接的用电器正常情况下，没有电。只有当点火开关上2，ST档时，才有电，一般作为电源信号控制。所接的用电器一般都是BATT供电，IGN控制。这部分电器件电源主要来自发电机，只有在发动机工作、发电机运转的情况下使用。

启动档（ST或KL50）：当点火开关上ST档时，才有电，主要控制启动机，带动发动机。

1.2电路设计保护

1.2.1线路保护设计基本原则

一般电路的保护设计原则如下：保险丝额定容量=电路最大工作电流×1.25，电线额定电流=保险丝额定容量×1.25。

1.2.2保险丝的选取原则

保险丝一般分为慢熔和速熔两种，一般设计中，30A以上选用慢熔，30A及以下选用速熔。

速熔保险丝优缺点：体积小，电流稳定性相对差点。

慢熔保险丝优缺点：体积小，电流稳定性相对好。一般ABSPUMP，ABSVALVE，COOLINGFAN等都选用慢熔保险丝。

1.2.3保险丝的合并原则

为保证整车电路安全，理论上每根电源线（BATT，ACC，IGN，ST）都要有保险丝保护，若每根电源线用一个保险丝保护，整车电路将不下200个保险丝，若这样，保险丝盒除了费用昂贵，体积过大将无法布置于车内，因此保险丝在满足电器件性能前提下，尽多合并使用。

1.3继电器的选取设计

继电器一般可以认为小电流控制大电流原则，按形式可分为4PIN式、5PIN式、特殊式（例闪光继电器）等几种。继电器的选用主要是根据用开关的承载能力和电器的功率来决定。一般常用继电器的功能有前照灯、转向灯、风扇、鼓风机、雨刮器、油泵、喇叭、后风窗加热等。

继电器选用的主要参考技术要求如下：良好的可靠性；稳定的性能；对周围元器件干扰小，较轻质量、较小体积、较长寿命；简单的结构、良好的工艺性、低廉的成本。

1.4搭铁接地设计原则

重要的ECU控制器（如发动机控制器、ABSECU等）接地点必须单独接地，因容易受其他用电器干扰，一旦失效对整车安全影响较大。

对于气囊系统，为了确保安全可靠性，往往要求双接地，一旦一处失效，另一接地确保系统正常。

娱乐等无线系统，容易受干扰，而且客户容易感知，故一般也要求单独搭铁。

部分弱信号传感器，为保证信号传递真实，接地需就近传感器装配位置，同时最好单独接地。

剩余电器件为避免线过长引起过大线压降，原则是就近接地，并根据具体布置情况，可以接地点共用合并。

发动机搭铁线、电瓶负极线一般也单独接地，由于线径截面较大，为减小电压降，需控制好线长和布置走向。

接地方式：一是通过孔式接地片接地，机舱内接地，需套上热缩管避免压接处氧化；二是通过导线内部连接钉接地。

2线束三维布局走向设计

三维布线用的主要软件有PRO-E、UG和CATIA等。软件主要仿真模拟各区域的线束布置走向、线束直径，以及线束过孔处的保护和密封，还有线束固定孔位等。

一般设计理念有以下几方面。

（1）按照FEATURELIST确认电器功能和安装位置。

（2）根据装配顺序，确认线数划分。（车身线束，发动机线束，仪表线束等）

（3）按照各系统要求进行原理分析，最后归纳总结每一段线束有多少个回路。

（4）根据线束安装环境，确认该段线束是否需要保护。（胶布，PVC管，波纹管）

（5）再确认此段线束直径。

（6）线束固定：优先考虑卡扣固定，在卡扣无法满足安装条件下，考虑选用支架，每200～300mm应有卡扣固定点。

（7）线束乘客舱到发动机舱，或从发动机舱到乘客舱，都要求有橡胶件防水。

（8）线束应贴着车身走，遇到板径快口，必须绕过或加以保护，在发动机舱等震动区域，充分评估周边零件，线束应与周边零件保证10mm间隙。

（9）走线时，必须考虑零件装配和维修顺序。

3线束产品设计

3.1插接件的设计选用

插接件选取应优先选用双弹簧式压紧结构形式，该结构稳定可靠，有良好接触性，保证公母端子接触电压降为最低。根据用电器电流大小及导线截面积选择合理接插件。发动机舱内接插件，要选择防水性，由于舱内存在较多腐蚀性液体和气体，及温湿度大。同一区域使用同一类型接插件要有颜色防错，同时可视区域机舱优先选用深色或黑色的护套。优于同一区域存在大小电流用电器，故接插件优先选用混合，可以减少接插件种类和数量。部分安全带预警、气囊及控制器，要考虑端子为镀金的接插件，保证不易氧化及接触可靠。

3.2导线的设计选用

3.2.1导线的类型选择

线束导线设计选型重点要考虑线束所在功能和环境。如：机舱要使用耐油、高温、振动导线；行李厢盖及车门要使用低温耐折弯的柔软细导线；弱信号电器件及传感器要用防干扰的屏蔽线等。

汽车线束常使用导线种类有QVR（国标）、AVSS等（日标）、FLRY（德标）、TXL（美标）等四大系列。

3.2.2导线截面积（线径）计算选取

导线线径根据用电器功率大小、长时间或短时间通电来计算选取；短时可选用60%～100%之间导线的实际载流量；长时工作用电器可选择60%导线的实际载流量。

导线所能承受的载流量，随着温度上升而减小，选用时需要关注。

3.3整车线束外部包扎和固定

3.3.1线束外部包扎设计

线束外部包扎主要根据捆扎、耐磨、防噪、防腐蚀、外观美化等作用进行设计。

发动机线束：主要采用波纹管包扎保护，主要是起到耐热、耐磨、防腐蚀、外观美化等作用。

前舱线束：采用耐磨的波纹管包扎，未与车身干涉处用PVC管进行包扎。