汽車電氣線束布置要點淺析

王關(guān)海，韓 彬，徐靖斌，楊繼山

（中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林 長春 130011）

汽車電氣系統(tǒng)設(shè)計從整車或總成項目啟動開始，主要設(shè)計流程如圖1所示。作為設(shè)計流程的關(guān)鍵階段，電氣系統(tǒng)原理設(shè)計與電氣系統(tǒng)三維布置需要同步進(jìn)行，假如將電氣系統(tǒng)原理設(shè)計比作是靈魂，那么電氣系統(tǒng)三維布置則是承載靈魂的軀體。電氣系統(tǒng)三維布置完成的品質(zhì)直接影響樣車試制的品質(zhì)，高效的三維布置可以減少試制過程出現(xiàn)的問題，降低試制費用，縮短整車設(shè)計時間。

電氣系統(tǒng)三維布置主要是指利用CATIA、PRO／E等三維軟件對整車電器元件、電線束及相關(guān)固定結(jié)構(gòu)在整車上進(jìn)行布置，包括電器件三維布置以及電氣線束三維布置兩部分，其中電器件主要根據(jù)整車具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置。本文根據(jù)實際汽車線束三維布置經(jīng)驗總結(jié)出了一些基本原則及注意事項，主要從線束裝配性、線束可維護(hù)性以及線束安全可靠性等方面進(jìn)行闡述，為汽車電氣線束的三維布置設(shè)計提供了基本設(shè)計準(zhǔn)則。

1 汽車線束三維布置的一般流程

汽車電氣系統(tǒng)三維布置按照圖2所示設(shè)計流程進(jìn)行。將整車電氣系統(tǒng)根據(jù)位置不同分成底盤、儀表板、發(fā)動機(jī)、變速器等不同模塊，針對每個模塊首先進(jìn)行電氣設(shè)備布置，此項工作由電氣系統(tǒng)設(shè)計師與整車系統(tǒng)工程師共同完成。電氣設(shè)備布置方案確定后，開始進(jìn)行線束走向設(shè)計，按汽車電氣線束布置的原則進(jìn)行線束走向設(shè)計，并對走向方案進(jìn)行校驗，直至合理。完成電氣線束走向設(shè)計后，根據(jù)線束走向確定固定方式及結(jié)構(gòu)，并對固定方式及結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、干涉性校驗，根據(jù)最終確定的設(shè)計方案繪制電氣線束二維圖、相關(guān)固定結(jié)構(gòu)二維圖。下面主要探討汽車線束布置過程中的基本設(shè)計原則及注意事項。

2 汽車線束布置基本原則及注意事項

在對汽車線束進(jìn)行三維走向設(shè)計時，一定要充分結(jié)合車身鈑金、車架等線束依附體的具體情況對整車電氣件進(jìn)行綜合全面的考慮。進(jìn)行線束布置設(shè)計的同時也要考慮線束固定問題，根據(jù)鈑金件結(jié)構(gòu)、整車機(jī)械結(jié)構(gòu)確定固定方式以及固定點的數(shù)量；控制器較多且需集中布置的情況下，對控制器的布置也要著重考慮。

2.1 易于裝配

在汽車線束布置裝配性方面主要側(cè)重考慮兩方面內(nèi)容：線束本身易于裝配；線束固定結(jié)構(gòu)易于裝配。

2.1.1 線束總成本體易于裝配

汽車線束布置時要考慮盡量不給整車裝配過程增加過多工序，對于整車的不同區(qū)域可采用分裝方式，如儀表板、車門、頂棚、左右車身等。并且在設(shè)計過程中有針對性地考慮不同區(qū)域的特點，所設(shè)計的線束走向不得影響其他整車零部件的裝配；在線束過孔時，所需過孔的外包絡(luò)直徑最大的插接器，其直徑一定要小于鈑金孔直徑，否則會造成線束無法穿過。

2.1.2 線束固定結(jié)構(gòu)易于裝配

在設(shè)計線束固定方式及固定結(jié)構(gòu)時一定要考慮裝配性，不能在追求固定可靠的同時給裝配過程增加過多工序，根據(jù)實際設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)出以下注意事項。

1）盡量采用簡潔的固定方式，尤其對于空間狹小區(qū)域，如車門內(nèi)走線、白車身與內(nèi)飾間走線，由于其空間狹小，盡量采用塑料卡扣或膠帶固定。

2）過孔橡膠護(hù)套應(yīng)設(shè)計成在小于100N安裝力的情況下，即可完全裝配于鈑金孔內(nèi)。

3）對于需要用手指壓裝的固定件，操作力為45N；用手壓裝的固定件，操作力為75N。

4）在線束固定結(jié)構(gòu)以及相關(guān)功能盒體設(shè)計過程中，盡量采用常用的標(biāo)準(zhǔn)件，并且標(biāo)準(zhǔn)件種類盡量少，通過前期設(shè)計減少裝配及維修中專用工具的使用。

5）對于裝配時插接器或線束固定結(jié)構(gòu)需要穿過駕駛室的情況，其緊固件如果采用普通六角螺母和螺栓，一個人很難獨立完成，此時一般考慮采用焊接螺母或自攻釘進(jìn)行固定。

6）線束的固定孔要盡可能開在結(jié)構(gòu)件的平面區(qū)域，在曲面上固定時，最好在結(jié)構(gòu)件上做出小平面。

7）在進(jìn)行電氣線束布置時，盡可能考慮大總成模塊化裝配，提高生產(chǎn)線裝配速度。如變速器線束、發(fā)動機(jī)線束分別裝配到變速器與發(fā)動機(jī)本體上，之后作為整體裝配到底盤上。

2.2 良好的可維護(hù)性

在整車電氣線束布置時，要重視售后維護(hù)環(huán)節(jié)。良好的可維護(hù)性體現(xiàn)在出現(xiàn)電氣系統(tǒng)故障時，在最短的時間內(nèi)將故障排除，以及進(jìn)行故障排除時避免維修操作對其他部件造成損壞［1］。如果線束或電氣件出現(xiàn)問題，拆卸要簡單，同時拆卸時不影響其他無關(guān)的零部件，否則就會造成一些不必要的浪費，增加維修時間。因此，要保證整車電氣系統(tǒng)具有良好的可維護(hù)性，電氣線束布置時要考慮到以下幾個方面。

1）線束插接件盡可能布置在觸手可及的地方。

2）線束插接件如果只能用單手插拔，其對插端要被可靠固定。

3）同一部位的插接件要用顏色、大小、內(nèi)部定位等方法進(jìn)行區(qū)分，防止錯插。

4）插接件末端的線束應(yīng)該預(yù)留一定的長度，以便于插接件的插拔：對于開關(guān)端的線束建議預(yù)留80～100mm，組合儀表、音響、空調(diào)面板、熔斷絲盒等維修率比較高的電器件，其后端線束根據(jù)總成安裝位置預(yù)留到容易插拔的長度。圖3為某越野車儀表板功能開關(guān)線束，為便于功能開關(guān)拆卸、維修，在進(jìn)行此處線束設(shè)計時，將功能開關(guān)分支預(yù)留了100mm的余量。

2.3 線束具有良好的可靠性

線束如何可靠工作也是汽車電氣線束布置時需要著重考慮的問題，主要通過采取增加線束覆蓋物對線束本體進(jìn)行防護(hù)、對線束通過鈑金孔處進(jìn)行可靠防護(hù)、增加線束固定支架、在條件允許的情況下盡量減少線束分段等措施，提高線束工作的可靠性。

1）線束穿過鈑金孔時，通過增加過孔護(hù)套避免金屬件對線束的磨損。

2）線束越過鈑金件時，為了避免鈑金件邊緣對線束造成磨損，考慮采用異型扎帶或在鈑金件上增加橡膠條做防護(hù)。

3）線束布置應(yīng)沿邊、沿槽，防止線束直接承受壓力。

4）電線束尺寸應(yīng)符合QC／T 29106的規(guī)定，其中電線束基本尺寸極限偏差取值如表1所示。

表1 QC／T 29106電線束基本尺寸極限偏差 mm

5）線束直徑過大需要彎折一定角度時要預(yù)留足夠空間，一般線束彎折半徑要大于線束直徑的兩倍，此問題在直頭插接器根部要重點考慮，以免彎折空間過小對線束及插接器造成損壞。

6）所有布置在運(yùn)動件附近的線束，與運(yùn)動件間應(yīng)至少留有50mm間隙。

7）兩個相對運(yùn)動件上的線束，必須被固定到每個運(yùn)動件上。

8）運(yùn)動件、開閉件 （如車門）間的線束要留足最大開度的長度，并考慮在部件最小開度時的堆積空間和固定方式。圖4所示為某款輕型車車門與白車身間線束過渡情況，在進(jìn)行該線束設(shè)計時要考慮車門的最大開度，并根據(jù)車門最大開度時車門與白車身間距離確定線束長度，線束長度確定后需要驗證車門關(guān)閉時車門與白車身間隙大小，為避免關(guān)閉車門對線束護(hù)套及線束造成擠壓，可在車門或白車身對應(yīng)位置區(qū)域做下凹處理。

9）一段長線束相鄰固定點間距離不能大于300mm，當(dāng)車體結(jié)構(gòu)不能保證時相鄰固定點間距離最大不能超過400mm。

10）線束彎曲處，彎曲點前后均應(yīng)設(shè)置固定點。

11）鈑金結(jié)構(gòu)件不允許開孔時，可考慮熔焊卡條或焊接凸起支架及凸焊螺栓 （卡柱）進(jìn)行線束固定。

12）需要在外面連接電器件插接件且需再塞回固定的線束，除為保證線束維修性而留足拉出操作時需要的長度，還要考慮固定后的線束堆積空間和線束固定方式。

13）設(shè)計時線束分支必須有足夠的松弛度 （大于線束最小長度25mm），使其不對所連電器件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。

14）由于車輛差異化，裝配時暫未用到的線束分支，按照100～200mm理順后按圖5所示固定在主干線或支架上，捆扎線束時最小彎曲半徑不能小于線束直徑的2倍。圖6為某越野車底盤線束備胎升降開關(guān)分支的處理，由于該車備胎升降開關(guān)布置在車廂上，因而在進(jìn)行底盤裝配時需要將該段線束可靠捆扎于底盤線束主干上。

15）根據(jù)線束位置不同、工況不同，設(shè)計不同的線束防護(hù)形式，如車門線束以及內(nèi)飾板內(nèi)部的左右車身線束，由于空間狹小，一般考慮采用膠帶防護(hù)；底盤與車體接觸較多，且暴露在室外，一般采用具有防水性能的閉口波紋管防護(hù)；在整車溫度較高部件 （如發(fā)動機(jī)等）附近布線，需要采取隔熱措施［2］。

2.4 電氣回路盡可能縮短

電氣線束回路一定要盡可能縮短?？紤]好拆裝工藝后，就要考慮怎樣才能盡量縮短電線回路，因為較短的回路有以下幾點優(yōu)勢：①線路段消耗電壓低，電壓就可以匹配到電器件上，它們相應(yīng)的信號強(qiáng)度較高；②減輕整車質(zhì)量；③降低線束成本。

2.5 線束分段設(shè)計要慎重

有些時候為了實現(xiàn)裝配的工藝性，在進(jìn)行汽車電氣線束三維設(shè)計的時候可能會將原本可以是1段的線束分成2段，這樣就勢必增加線束插接件，在進(jìn)行分段設(shè)計時針對插接件的增加一定要考慮以下幾個問題。

1）線束上總的電壓降增加，電器件上的信號強(qiáng)度衰減。

2）插接件的增加，勢必會造成電氣連接的不可靠連接點增加。

3）為了固定增加的插接件，勢必要增加支架或考慮其他固定方式。

4）增加電線束組裝工時和物料成本。

鑒于以上幾點，在條件允許的情況下，盡可能減少線束分段，采用貫穿式線束設(shè)計［3］。

3 總結(jié)

隨著整車電子電氣技術(shù)的發(fā)展，車載設(shè)備也越來越多，因而對整車電氣線束的可靠性提出了越來越高的要求。在電氣系統(tǒng)開發(fā)階段合理而可靠的電氣線束布置可以縮短開發(fā)周期、降低車輛成本、提高電氣系統(tǒng)工作的可靠性。如何利用三維軟件對電氣三維布置進(jìn)行更加精確的設(shè)計需要我們繼續(xù)探索。

［1］楊邦明.汽車線束修理技術(shù)［J］.汽車維修，2011（9）：42-43.

［2］楊三軍，李楠楠，閆亮亮.汽車電線束中膠帶的應(yīng)用與分析［J］. 汽車零部件， 2009 （10）： 67-68.

［3］劉春卉.淺究汽車線束三維布局走向原則與設(shè)計要點［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（25）：93.