汽車線束布置的設(shè)計(jì)及可靠性淺析

王婷萍 李春芳 文/圖

汽車電子電氣系統(tǒng)中，汽車線束布置是非常重要的環(huán)節(jié)，也是汽車能否穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。汽車的整車線束，就像人體的神經(jīng)系統(tǒng)，散布在全身的每個(gè)地方。線束布置不僅需要按照電器原理進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，整體的布置也要充分考慮各個(gè)相關(guān)條件。設(shè)計(jì)者需要對(duì)車身、儀表臺(tái)、底盤和動(dòng)力總成等系統(tǒng)有全面的了解，并且需要考慮相關(guān)部件對(duì)線束布置可能產(chǎn)生的影響，然后提出相應(yīng)合理的布置要求。同時(shí)還要充分考慮整車的振動(dòng)和溫度的分布區(qū)域，避免線束因劇烈振動(dòng)或由高溫造成提前老化和損壞。本文以商用車線束的布置為基礎(chǔ)，介紹整車線束的設(shè)計(jì)布局和線束的固定走向等相關(guān)問題。

汽車線束的基本分類

汽車的整車線束主要包括駕駛室線束總成、地板線束總成、左右車門線束總成、頂棚線束總成、底盤線束、蓄電池線束、發(fā)動(dòng)機(jī)線束、ABS和AMT等相關(guān)功能線束，每個(gè)線束有著不同的功能。

駕駛室線束總成主要連接駕駛室內(nèi)儀表臺(tái)上和儀表臺(tái)下裝配的電器件，主要有組合儀表、音響系統(tǒng)、電器接線盒、BCM、離合器開關(guān)、制動(dòng)開關(guān)、電子油門踏板、點(diǎn)煙器、備用電源、方向管柱上的組合開關(guān)、點(diǎn)火鎖、喇叭開關(guān)，以及駕駛室外燈具等；地板線束總成主要連接安全帶開關(guān)、擋位信號(hào)；左右門線束主要連接揚(yáng)聲器、電動(dòng)窗、門鎖和相關(guān)開關(guān)件；頂棚線束主要連接頂燈和駕駛室外的示廓燈；底盤線束主要連接發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、起動(dòng)機(jī)、冷凝風(fēng)扇、底盤電器接線盒、ECU整車接口、后處理接口、變速器相關(guān)開關(guān)和傳感器、前后橋制動(dòng)氣壓傳感器、燃油液位傳感器、組合后尾燈、牌照燈和底盤裝配的相關(guān)開關(guān)和傳感器；蓄電池線束是整車電源供給線束，主要負(fù)責(zé)蓄電池、電源總開關(guān)、起動(dòng)機(jī)和整車搭鐵線的相關(guān)連接；發(fā)動(dòng)機(jī)線束、ABS線束和AMT線束屬于專項(xiàng)線束，其總成上的傳感器和執(zhí)行器眾多，設(shè)計(jì)布置思路多是將總成上的所有電器件集成布置后再與整車線束對(duì)接。

線束的劃分與整車的結(jié)構(gòu)及裝配工藝有一定關(guān)系，因此并不拘泥于以上形式的劃分。只要符合線束結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便、布局美觀和固定保護(hù)良好等要求即可。對(duì)于不同的車型，由于配置不同，電器件也會(huì)有相應(yīng)的增減，在線束設(shè)計(jì)中通過更改線束或設(shè)計(jì)相關(guān)附加線束，整車線束的品類不會(huì)有很大變動(dòng)。下面結(jié)合實(shí)際布線對(duì)上面描述的各類別線束布置的要點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行分析。

汽車電氣線束布局設(shè)計(jì)

1.汽車電氣線束主干和分支長(zhǎng)度要設(shè)計(jì)合理。

線束主干線的長(zhǎng)度一般是以汽車上電器的實(shí)際位置為基礎(chǔ)，然后再對(duì)線束每段長(zhǎng)度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。汽車線束設(shè)計(jì)的太長(zhǎng)，不僅會(huì)造成材料的浪費(fèi)，而且會(huì)占據(jù)過多的空間。堆積在一起的線束既影響美觀，也很容易在車輛行駛中與周圍零部件發(fā)生摩擦導(dǎo)致線束磨損，出現(xiàn)短路或斷路的電器故障。線束設(shè)計(jì)過短，則導(dǎo)致裝配困難或無法裝配，因此線束的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)應(yīng)考慮實(shí)際布線路徑，比實(shí)際長(zhǎng)度稍有富余即可，以保證線束實(shí)際裝配的可靠性。

線束的分支應(yīng)按電器件的裝配預(yù)留足夠的長(zhǎng)度，根據(jù)電器的安裝深度、插座的位置和開口方向以及裝配后的后部空間，本著操作方便的原則適當(dāng)?shù)脑黾泳€束上的接頭預(yù)留長(zhǎng)度。

以插接件在電器裝置的中部為例：預(yù)留長(zhǎng)度L=電器裝置安裝深度h+電氣裝置面板寬度0.7B+100 mm。其中電器裝置安裝深度h：電器裝置裝配完畢后，外部裝飾面到內(nèi)部電器裝置連接插座的距離。電器裝置面板寬度0.7B：電器裝置前部裝飾面高度約0.7倍。

對(duì)于其他對(duì)插線束的接頭，應(yīng)以線束拆卸方便為前提預(yù)留適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。需要特別注意的是電器插接件的插入方向必須留有大于2倍對(duì)插插件長(zhǎng)度的空間。

2.插接件的選擇和布置需考慮裝配的方便性和合理性。

同一區(qū)域的插接件需要以顏色、大小和內(nèi)部定位等方法進(jìn)行區(qū)分，防止錯(cuò)插。插接件應(yīng)布置在比較容易發(fā)現(xiàn)的位置，并且為徒手操作或使用工具留有足夠的空間。若電器件的安裝比較隱蔽且后期維修拆卸較困難，則應(yīng)當(dāng)將與之對(duì)插的插接件的分支長(zhǎng)度適當(dāng)增加，以方便實(shí)際的檢查和維修。

插接件的選擇應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)應(yīng)考慮汽車的行駛過程是長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。整車的機(jī)械系統(tǒng)中堆積的油污和塵土，長(zhǎng)時(shí)間對(duì)插接件和端子侵蝕，很容易導(dǎo)致插接件和端子產(chǎn)生老化的現(xiàn)象，使插件護(hù)套松動(dòng)甚至端子銹蝕。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槠嚲€束連接器與端子發(fā)生老化而出現(xiàn)的電器系統(tǒng)問題占汽車電氣系統(tǒng)整個(gè)問題的2/3。因此，為提高線束設(shè)計(jì)的可靠性，在同等電器參數(shù)的要求下，應(yīng)選擇質(zhì)量更可靠的插接件。對(duì)裸露的大電流金屬端子，如開關(guān)和啟動(dòng)機(jī)上的接線端子，必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的橡膠件進(jìn)行防護(hù)，避免誤搭短路。

3.需要進(jìn)行線束的運(yùn)動(dòng)校核。

汽車上運(yùn)動(dòng)器件或開閉件(如車門等)的線束需要按最大開度進(jìn)行尺寸預(yù)留，同時(shí)還要考慮部件最小開度時(shí)線束的堆積空間和固定方式。所有布置在運(yùn)動(dòng)器件附近的線束，與運(yùn)動(dòng)件應(yīng)至少有50 mm的間隙。

汽車電氣線束裝配要點(diǎn)分析

1.線束固定點(diǎn)布置應(yīng)合理且保證固定可靠。

圖1 頂棚線束的固定方式

圖2 電器件分支線束的固定方式

線束的布置應(yīng)考慮線束的重量、固定方式和固定位置的方便性，設(shè)置足夠且合理的固定點(diǎn)進(jìn)行線束的固定，避免線束的低垂和移位。圖1為頂棚線束的固定方式，根據(jù)線束的走向和車身本體的特點(diǎn)，兩個(gè)相臨固定點(diǎn)的距離一般不大于300 mm。同時(shí)，還應(yīng)避開尖銳的拐點(diǎn)，通過角度垂直的拐點(diǎn)時(shí)應(yīng)在拐點(diǎn)兩端各設(shè)置一個(gè)安裝孔。

線束末端與電器件對(duì)插處，應(yīng)在插接件前不大于150 mm處設(shè)置固定點(diǎn)。在主干線上的分支點(diǎn)處設(shè)置固定點(diǎn)，固定點(diǎn)距離分支點(diǎn)的距離應(yīng)不大于100 mm。圖2是電器件分支線束的一種固定方式。

2.線束與特殊部件相連時(shí)的注意事項(xiàng)。

汽車上的運(yùn)動(dòng)部件包括油門踏板、制動(dòng)踏板、離合器踏板、轉(zhuǎn)向柱、座椅及雨刮電機(jī)等。運(yùn)動(dòng)部件區(qū)域布置線束時(shí)固定點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)部件之間的間隙應(yīng)留有25 mm以上的安全距離。

線束在熱源附近布線時(shí)，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離熱源。與溫度高于150 ℃的零部件的距離需大于50 mm。如布線位置無法避開排氣管等溫度過高的零部件，應(yīng)增加隔熱墊以保護(hù)線束，并且至少保證距離在125 mm以上，有效降低線束周圍的溫度。

線束的布置需考慮防止電磁干擾?？刂破鞯男盘?hào)線及相關(guān)的傳感器分支應(yīng)盡可能的遠(yuǎn)離干擾源，如電喇叭、電機(jī)等電器件。傳感器分支與大電流零部件電源線相鄰時(shí)，間隔應(yīng)大于300 mm，以避免信號(hào)干擾。

3.搭鐵線的裝配工藝。

搭鐵點(diǎn)布置在車身結(jié)構(gòu)件和底盤上，搭鐵點(diǎn)的位置要求接觸面積平整，雨水無法聚集。即導(dǎo)電截面大，壓降小，搭鐵點(diǎn)不會(huì)因腐蝕造成接觸不良。

4.線束裝配的工藝性和美觀性。

線束走向應(yīng)與依附件方向一致。主干線束盡量避免斜向布置，可采用卡扣、線夾和支架等使線束整體布局美觀整齊。線束穿鈑金件需設(shè)置相應(yīng)的橡膠過線孔。

底盤線束的布置走線原則是沿車架內(nèi)側(cè)走線，盡量避免車架外側(cè)走線?？鐧M梁時(shí)能沿橫梁下方走線的，盡量不在橫梁上方。線束分支的出線布置應(yīng)順暢、合理，不可出現(xiàn)繞行、扭曲等現(xiàn)象，如圖3所示。對(duì)線束分布較集中且分支較多的區(qū)域可考慮采用整體線束護(hù)板，使線束整體布局美觀、規(guī)整。

汽車線束的布置是一個(gè)復(fù)雜且重要的過程，線束布置不合理輕則出現(xiàn)線束斷路或插接件端子脫落等影響電器功能的故障，重則可能產(chǎn)生線束起火等重大事故。本文對(duì)線束的布置做了基本的描述，實(shí)際裝配布置時(shí)還需要工藝人員不斷的摸索，積累經(jīng)驗(yàn)，制定更適合的布線路徑和方式。T

圖3 線束分支線的出線布置示意