汽車線束的設(shè)計分析

李穎

摘 要：線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)載體，如無線束也就沒有汽車電路。隨著客戶對汽車的排放性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性和安全性的要求越來越高，汽車線束逐漸變得越復(fù)雜，隨著車身提供有限的空間給線束。所以汽車線束的綜合性能設(shè)計如何提高，便成為電路設(shè)計關(guān)注的焦點，近幾年從事線束開發(fā)和設(shè)計的經(jīng)驗，簡單談一下線束的設(shè)計流程和設(shè)計要點。

關(guān)鍵詞：汽車線束;三維布線;整車電器原理

引言

線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)載體，如無線束也就沒有汽車電路。隨著客戶對汽車的排放性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性和安全性的要求越來越高，汽車線束逐漸變得越復(fù)雜，隨著車身提供有限的空間給線束。所以汽車線束的綜合性能設(shè)計如何提高，便成為電路設(shè)計關(guān)注的焦點，近幾年從事線束開發(fā)和設(shè)計的經(jīng)驗，簡單談一下線束的設(shè)計流程和設(shè)計要點。

1.線束開發(fā)設(shè)計基本流程如下

（1）根據(jù)主機(jī)廠要求的功能表，將和線束連接的功能件全部列出，并與對應(yīng)的電器工程師確認(rèn)元件功能，獲取ICD信息，確定電器原理布局圖。

對各ECU系統(tǒng)的原理進(jìn)行核對，將各個功能部件整合為一份完成的線束原理圖，一般電源系統(tǒng)和接地部分可以采用鉚接點合并在一起。同時核對各功能系統(tǒng)的電流大小，（包含過電流或堵轉(zhuǎn)電流等），確保能滿足例如電機(jī)，開關(guān)，保險絲，吹風(fēng)等用電系統(tǒng)的工作需求。

（2）進(jìn)行初始3D分布圖的設(shè)計，按照線束通用工藝的加工和組裝順序，使用CATIA或UG軟件完成線束的走向分布。此過程中要基本定義出保險絲盒的安裝位置，初始3D分布圖紙一般要預(yù)留一定的余量。

（3）進(jìn)行2D圖紙的轉(zhuǎn)化，2D圖紙參考行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，例如QC29106標(biāo)準(zhǔn)中有相關(guān)要求。

（4）根據(jù)初始2D圖紙，制作手工線束樣件，并在汽車中試裝。

（5）根據(jù)實際試裝結(jié)果和試運(yùn)行結(jié)果，線束3D布線工程師對導(dǎo)線走向或長度在進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，要考慮動態(tài)情況。

（6）線束是配合整車電器功能件的安裝連接，由于各電器系統(tǒng)或整車安裝要求，線束一般需要配合各系統(tǒng)進(jìn)行不斷的調(diào)整，優(yōu)化，即整個開發(fā)過程也是設(shè)計不斷的優(yōu)化和更新的過程。

2.汽車線束設(shè)計要點

2.1汽車三維布線的設(shè)計

根據(jù)整車各個電器件位置、車身等結(jié)構(gòu)不同，線束布置設(shè)計方式也有所不同，因此選擇合理的布線方式就顯得比較重要。目前汽車線束常用布線方式有H型、E型。整車線束都采用分段分組式的走向設(shè)計方式，線束分段分組的走向直接影響到整車電器原理分配和線束設(shè)計與制造。目前汽車線束分段分組以日系車型和德系車型為主：日系車型線束分段分組比較細(xì)，而德系車型線束基本是一條線。三維線束設(shè)計也要遵循以下布置原則。

1）線束布置要考慮安裝方便性及裝配工藝可行性。

2）線束布置要考慮線束和插接件過孔空間、插接件固定和插拔空間，滿足在實際情況下穿線和插接操作的方便性。

3）線束布置要考慮線束過孔的密封與線束固定和保護(hù)方式。

4）線束布置應(yīng)沿邊、沿走線槽，避免線束直接承受壓力，與管路間隙均勻、與周圍零部件間隙合理。

5）安裝在振動或運(yùn)動部件上時，應(yīng)根據(jù)部件振動幅度、運(yùn)動件最大運(yùn)動行程來確定預(yù)留長度，保證預(yù)留長度能夠不使振動在線束上傳遞、不使線束承受拉力。

6）門線束與車身連接處要預(yù)留足夠的長度，而且還要防止關(guān)門后線束過多積聚，另外門線束的孔位要低于車身側(cè)的孔位，避免液體沿著線束流進(jìn)車身內(nèi)部。

7）在車身部分位置，為了保證線束與周邊的間隙，使用硬管或夾板來保證線束不變形。

2.2整車電器原理設(shè)計

整車電器原理是線束設(shè)計的核心依據(jù)，只有保證原理圖紙準(zhǔn)確，線束設(shè)計和制造才能滿足客戶設(shè)定的目標(biāo)。整車原理主要包含三部分內(nèi)容：各個系統(tǒng)單元電路原理圖紙、整車電源分配圖、整車搭鐵分布圖。

2.2.1系統(tǒng)單元電路原理圖

系統(tǒng)單元電路原理圖反映各個系統(tǒng)單元電路構(gòu)成、連接關(guān)系和工作原理。一張完整的系統(tǒng)單元原理圖應(yīng)從蓄電池開始，到熔斷絲盒和熔斷絲盒內(nèi)的熔斷絲，經(jīng)過繼電器，經(jīng)過開關(guān)（或者控制模塊），再到用電設(shè)備，最后搭鐵，形成一個完整的來回信息。其設(shè)計要求和原則如下：

1）電器工程師提供整車各個電器系統(tǒng)的功能、電器負(fù)荷以及相關(guān)電器屬性、機(jī)械屬性等要求，根據(jù)要求討論并制定主要單元電路、電器件、零部件組成。

2）確定電器件額定電壓、工作電壓范圍、額定功率、電壓降、負(fù)載搭鐵等。

3）考慮額定工作電流、最大工作電流（電機(jī)阻轉(zhuǎn)狀態(tài)）、脈沖（浪涌）電流、靜態(tài)耗電電流的大小。

2.2.2電源分配圖

電源分配圖用于反映整車熔斷絲和繼電器同負(fù)載之間對應(yīng)關(guān)系，用電器的取電模式?jīng)Q定了電源分配。電源分配圖一般有簡單的邏輯控制關(guān)系，圖紙簡潔明了，不需要復(fù)雜的控制關(guān)系和多余信息（插件信息、設(shè)備接線信息等）。因此在設(shè)計時候要考慮以下原則。

1）各電器件具體采用何種工作電源模式（（BAT+，IG1， IG2， ACC），需要根據(jù)用電器功能需求來確定。

2）根據(jù)電器件功能和要求，選擇與之匹配的繼電器（如刮水繼電器、危險報警繼電器等），另外對額定工作電流較大的電器件，要采用合適繼電器對其進(jìn)行控制，起到保護(hù)開關(guān)的作用。

3）根據(jù)電器件功率、線徑、工作環(huán)境等，選擇合適的熔斷絲片（如Mini， ATO， MIDI， JCASE，LPJ等）。

4）在進(jìn)行電源分配時，要考慮到點火開關(guān)耐電流值。

2.2.3搭鐵分布圖

搭鐵點分布在原理設(shè)計中顯得比較復(fù)雜同時也非常重要，搭鐵設(shè)計合理與否會造成信號干擾，影響到電器性能穩(wěn)定工作和整車EMC。搭鐵是指將一個電路、設(shè)備、分系統(tǒng)與參考搭鐵連接起來，給它們提供一個等電位點或面。根據(jù)整車的布置，一般會設(shè)多個搭鐵點。搭鐵的設(shè)計應(yīng)滿足以下原則。

1）就近共用搭鐵點原則，這樣能夠避免搭鐵線過長，造成不必要的電壓降。

2）對整車性能及安全影響較大的電器件（如ECU， ABS等）和易受其它用電設(shè)備干擾的電器件（如音響、油位傳感器等）搭鐵，要求單設(shè)。

3）對于安全氣囊線束搭鐵，不僅要單設(shè)且最好采用復(fù)式搭鐵，這樣即使其中一處搭鐵失效，系統(tǒng)也能夠安全工作。

4）對燈具、風(fēng)扇等電器功能相近電路中搭鐵，可以將其搭鐵點合并搭鐵。

5）需要將電子搭鐵和功率搭鐵區(qū)分開來，也要將模擬搭鐵和數(shù)字搭鐵分開來接，以避免信號間相互干擾。

6）為避免干擾，無線電系統(tǒng)要單設(shè)搭鐵;弱信號傳感器的搭鐵線，應(yīng)單獨且要離傳感器較近的位置，以保證信號傳遞的真實。

7）遵循一些電器件搭鐵的特殊要求。

在完成單元電路原理圖、電源分配圖、搭鐵分布圖后，最后需要從整車設(shè)計角度考慮如何對整車電路系統(tǒng)進(jìn)行集成，完整正確的電路系統(tǒng)是實現(xiàn)電路設(shè)計目標(biāo)的基礎(chǔ)。因此，需要電器系統(tǒng)工程師和其它部件工程師一起對整車電路中控制器和執(zhí)行器、控制器和控制器、控制器和傳感器及開關(guān)之間的輸入輸出信號的匹配性進(jìn)行確認(rèn)。

結(jié)語

汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，在設(shè)計過程中主要體現(xiàn)在：零部件的原材料設(shè)計選型，供電電源的合理電流分配，及電線承載電流與用電器的合理匹配，和用電器接地合并的有效策略，最后再加上整車線束正向的三維布置＼系統(tǒng)原理同步結(jié)合設(shè)計，才能保證整車線束電路的設(shè)計可靠性。

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