汽車線束輕量化設(shè)計(jì)

王浩

摘要：隨著汽車市場(chǎng)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(duì)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(jì)變得更為重要和嚴(yán)格。

關(guān)鍵詞：汽車；線束系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

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(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到車輛的安全性。

一、概述

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，車輛上的各種電子化配置也越來越多，而作為電力和信號(hào)的傳輸通道的線束也越來越復(fù)雜。在大力提倡汽車輕量化技術(shù)的今天，汽車線束作為不可或缺的汽車部件也同樣面對(duì)著輕量化的要求。怎樣才能在保證功能和可靠性滿足的基礎(chǔ)上達(dá)成線束輕量化的目標(biāo)？我們來分析一下：完整的線束總成主要包括：導(dǎo)線、接插件、包裹材料、橡膠帽和扎帶等各種線束附件。要想達(dá)成線束輕量化的目標(biāo)，也只能從各方面考慮和設(shè)計(jì)降低這些組成部分的重量。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，合理的線束布置設(shè)計(jì)、恰當(dāng)接線原理設(shè)計(jì)和線束包裹材料的輕量化選擇是汽車線束設(shè)計(jì)的最常用且行之有效的設(shè)計(jì)手段。1）合理布局、優(yōu)化線束布置：通過線束走向合理布置、電源分配位置和用電器搭鐵位置的優(yōu)化布置，去減少回路所用導(dǎo)線的長(zhǎng)度，是降低線束重量最直接和最有效的途徑。2）原理下手、根源挖掘潛力：基礎(chǔ)確定發(fā)展，優(yōu)秀的原理設(shè)計(jì)從根源保證線束簡(jiǎn)潔、輕便。3）改善環(huán)境、包裹材料降重：良好線束安裝環(huán)境，安全無憂，可以讓線束輕裝上陣。

二、布置原則

（一）前期規(guī)劃

在整車概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，就要融入線束的整體布置意識(shí)，做好前期策劃。蓄電池、保險(xiǎn)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(xiǎn)率。

（二）模塊化

應(yīng)根據(jù)整機(jī)功能與特點(diǎn)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(shí)間。

（三）布置環(huán)境

線束布置時(shí)應(yīng)盡量避開銳邊、高溫、油路、水管、運(yùn)動(dòng)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(dòng)機(jī)艙內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)線束應(yīng)充分考慮發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)、排氣歧管周圍的熱輻射問題，每200mm必須設(shè)定一固定點(diǎn)，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(shí)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(duì)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。

（四1防電磁干擾

在電磁干擾強(qiáng)烈或者信號(hào)敏區(qū)域，要注意對(duì)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(duì)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(duì)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。

（五）搭鐵設(shè)計(jì)原則

汽車電器故障大多是因?yàn)榇铊F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(diǎn)的設(shè)計(jì)，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(duì)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(diǎn)一定要單獨(dú)設(shè)立，如發(fā)動(dòng)機(jī)、ECU、ABS等；弱信號(hào)傳感器或易受干擾的用電器要單獨(dú)設(shè)立搭鐵點(diǎn)，盡量使其電氣回路最短，確保信號(hào)的真實(shí)傳遞，如音響等無線電系統(tǒng)；大電流用電器搭鐵點(diǎn)也要單獨(dú)設(shè)立，保證回路就近搭鐵，縮短回路長(zhǎng)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(shí)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、具體設(shè)計(jì)分析

（一）接線原理設(shè)計(jì)輕量化

接線原理設(shè)計(jì)是線束設(shè)計(jì)的源頭，優(yōu)秀的原理設(shè)計(jì)不僅可以提升整個(gè)電氣系統(tǒng)的可靠性，也會(huì)從源頭依據(jù)上為線束的簡(jiǎn)潔和降重提供保證。下面關(guān)于某小燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理的局部調(diào)整案例將直觀的展示接線原理設(shè)計(jì)輕量化的成果。汽車燈光系統(tǒng)里的小燈系統(tǒng)是個(gè)用電器非常多的系統(tǒng)，包括車輛各個(gè)位置的示廓燈、示高燈、及儀表臺(tái)各處開關(guān)、面板等的背光，且與霧燈等控制有關(guān)聯(lián)關(guān)系。整車小燈功能輸出電源下掛回路不少于30個(gè)，甚至更多（根據(jù)配置不同有變化）。原理中讓更多的信號(hào)通過CAN總線傳輸，及控制器對(duì)信號(hào)就近采集方式會(huì)在減少傳感器的使用數(shù)量的同時(shí)，也會(huì)減少整車線束中信號(hào)回路數(shù)量及縮短信號(hào)回路的長(zhǎng)度。

（二）線束包裹材料選擇輕量化

線束常用的包裹材料有：PCV膠帶、PVC套管、絨布膠帶、耐磨革、波紋管、耐磨布等。而這些材料的使用方式又分為：全包裹、花包、密包、間隔包等。通過這些包裹對(duì)線束進(jìn)行外形約束，同時(shí)也增強(qiáng)線束的耐磨、隔熱、降噪等特性。比如發(fā)動(dòng)機(jī)線束，我們通常先對(duì)其進(jìn)行PVC膠帶花包，再進(jìn)行波紋管外包裹。線束包裹材料是線束總成的重要組成部分，同時(shí)它也是在線束重量的組成部分，比如發(fā)動(dòng)機(jī)線束，其包裹材料幾乎占用線束重量的20%。如果我們能有效的改善線束布置位置的周邊環(huán)境，那么就可以選擇一些更輕的，無防護(hù)功能的包裹方式，從而實(shí)現(xiàn)線束的冬裝換夏裝，促進(jìn)輕量化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

（三）設(shè)計(jì)驗(yàn)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(yàn)，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(yàn)。批量生產(chǎn)前線束總成也要完成相關(guān)試驗(yàn)，包括耐振動(dòng)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(cè)試試驗(yàn)，因客戶需求、各個(gè)國(guó)家地區(qū)相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目和遵循標(biāo)準(zhǔn)不同，實(shí)驗(yàn)要求也會(huì)有所不同。

四、結(jié)語

總之，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)，怎樣用更少更細(xì)的導(dǎo)線、更少更輕的插件、更少更輕的包裹材料實(shí)現(xiàn)線束功能的安全可靠，是我們汽車線束輕量化設(shè)計(jì)的目標(biāo)。而造出更智能、更安全、更可靠、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的汽車產(chǎn)品是我們的終極目標(biāo)。

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