汽車(chē)線束可靠性及線束設(shè)計(jì)分析研究

王曉東 王冠霖 劉世勛

摘要：隨著汽車(chē)技術(shù)的高速發(fā)展，汽車(chē)自動(dòng)化、智能化程度的逐步提高，作為連接汽車(chē)各種電器設(shè)備神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的整車(chē)線束，也越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)可靠性也提出了更高的要求，同時(shí)企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本的新增，線束成本壓力也越來(lái)越大。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)線束;系統(tǒng)設(shè)計(jì);可靠性

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車(chē)也越來(lái)越成為人們生產(chǎn)和生活中所必不可少的一項(xiàng)工具，在人們對(duì)于汽車(chē)的選擇上，往往都會(huì)將汽車(chē)的安全性、實(shí)用性以及油耗性等作為首要的考慮要素。為了更好的將上述功能符合人們的需要標(biāo)準(zhǔn)，促使了電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為了現(xiàn)代汽車(chē)研發(fā)設(shè)計(jì)上的重點(diǎn)，而在電氣系統(tǒng)中作為其主體控制部分，汽車(chē)線束在傳輸電力和電信號(hào)上占有者十分關(guān)鍵位置，成為影響汽車(chē)整體電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。可靠性作為當(dāng)前衡量產(chǎn)品的重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，越來(lái)越為各工程技術(shù)領(lǐng)域所重視，特別是對(duì)于汽車(chē)電線束系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由上千個(gè)零部件和數(shù)公里的導(dǎo)線，每個(gè)零件的可靠性直接決定著整個(gè)系統(tǒng)能否可靠的工作，所以設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)儲(chǔ)和使用中都要體現(xiàn)出可靠的性要求。本文分析了汽車(chē)線束系統(tǒng)設(shè)計(jì)及可靠性。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)線束;可靠性;設(shè)計(jì)分析

1.汽車(chē)線束的概況

1.1汽車(chē)線束的概念

所謂汽車(chē)線束，是按照汽車(chē)各部分結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)將汽車(chē)各部電源和電線相連接的電線集合，本質(zhì)上是一個(gè)電路網(wǎng)，如果汽車(chē)中沒(méi)有線束，則汽車(chē)內(nèi)部各種零件和結(jié)構(gòu)就只是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的設(shè)備。由于線束的主要作用是導(dǎo)電，所以通常情況下，線束的材質(zhì)是銅制的，將銅材制成接觸器并與線纜壓接，用金屬外殼將其包裹捆扎后形成的可以用來(lái)鏈接各零部件和設(shè)備的組件。線束不僅應(yīng)用在廚衛(wèi)家電、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代設(shè)備中，更廣泛應(yīng)用于汽車(chē)線束中，區(qū)別在于汽車(chē)中的線束是多蕊軟質(zhì)銅線，而一般家電中的線束是單蕊硬線。由于汽車(chē)行業(yè)的特殊性和汽車(chē)本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，所以要求汽車(chē)線束應(yīng)該選用質(zhì)地較軟的銅線。

1.2 汽車(chē)線束的規(guī)格和功能

對(duì)于汽車(chē)的線束規(guī)格，我們通常采用電線的標(biāo)稱截面積來(lái)界定，常用的規(guī)格有0.35mm2～16.0mm2不等，例如指示燈等耗電量較小的電器通常采用0.5mm2規(guī)格的電線就可以，而蓄電池搭鐵線則常選用的規(guī)格16mm2。由于汽車(chē)中的線束相當(dāng)于人大腦中的神經(jīng)和血管，起著傳輸信號(hào)的作用，加之現(xiàn)代汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展使得汽車(chē)中電子電氣元件越來(lái)越多，相應(yīng)的線束也越來(lái)越密集，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，必然修理困難。

1.3 汽車(chē)線束設(shè)計(jì)原則與流程

在汽車(chē)電路設(shè)計(jì)中，必須遵循一定的原則。在選擇導(dǎo)線的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)選擇符合顏色的導(dǎo)線，避免識(shí)別錯(cuò)誤。同時(shí)，要選擇適宜的橫截面積，并且在此基礎(chǔ)上要求導(dǎo)線以最短的方式進(jìn)行連接，將導(dǎo)線安裝在接插件的兩側(cè)，來(lái)進(jìn)行整體汽車(chē)線束設(shè)計(jì)。這是線束設(shè)計(jì)的基本原則。

在遵循相關(guān)基本原則的基礎(chǔ)上，進(jìn)行汽車(chē)線束的基本設(shè)計(jì)。其基本流程主要為，首先確定整體汽車(chē)的電氣性能，在熟悉之后，繪制電氣原理圖，在原理圖中對(duì)汽車(chē)線束進(jìn)行主要的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)汽車(chē)線束時(shí)應(yīng)注意導(dǎo)線的選取，端子和連接件的選取。在汽車(chē)線束大概設(shè)計(jì)之后，進(jìn)行汽車(chē)的可靠性檢查和試驗(yàn)。如果檢查合格，就進(jìn)一步繪制汽車(chē)線束圖，然后依據(jù)汽車(chē)線束圖進(jìn)行汽車(chē)線束工藝設(shè)計(jì)，并進(jìn)一步投放到汽車(chē)線束生產(chǎn)中。如果檢查不合格，就要重新設(shè)計(jì)汽車(chē)線束，設(shè)計(jì)完成后進(jìn)一步進(jìn)行可靠性的檢查和試驗(yàn)。

2. 汽車(chē)線束系統(tǒng)可靠性分析

2.1接插件的選取

接插件的主要作用一是保證與電器件的良好對(duì)接，保證信號(hào)傳遞的可靠性，做到絕緣并防止短路，二是可以利用接插件自身的限位卡子對(duì)接插件定位，防止對(duì)接后產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。原則上機(jī)艙內(nèi)的接插件要選擇防水型，如：與發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)電器件對(duì)接的護(hù)套，應(yīng)選擇帶防水橡膠密封塞的。選用同一種護(hù)套時(shí)其顏色一定要有區(qū)別，另外線束與線束對(duì)接的一對(duì)護(hù)套一定要選用相同的顏色，都是為了避免裝配和維修時(shí)出現(xiàn)對(duì)接錯(cuò)誤。對(duì)于性能要求較高的安全氣囊、ECU、ABS等用的端子接插件，應(yīng)優(yōu)先選用鍍金件以保證安全可靠性。為減少線束對(duì)接用接插件的種類和數(shù)量，優(yōu)先選用混合型接插件。為保證裝配，維修的可靠性，同一分支處的線束中同一型號(hào)的絕緣護(hù)套不能重復(fù)使用，但如今線束總成的回路越來(lái)越多，在線束主干線上同一處開(kāi)始分支的成組線束越來(lái)越多，單從型號(hào)上來(lái)保證可靠性已滿足不了需求。因此在設(shè)計(jì)選用插接器時(shí)，要廣泛應(yīng)用防錯(cuò)技術(shù)，不僅要考慮型號(hào)，還要考慮顏色，考慮定位槽位置，考慮公端還是母端，導(dǎo)線顏色等。通過(guò)這些插接器的選取，可以有效降低裝配時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)插的可能性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果多應(yīng)用一些防錯(cuò)技術(shù)并考慮一些可靠性，不僅能提高設(shè)計(jì)可靠性，而且對(duì)提高整車(chē)電器的可靠性會(huì)十分明顯。

2.2全車(chē)型線束包扎和防護(hù)措施

汽車(chē)線束外包扎應(yīng)起到耐磨、阻燃、防腐蝕、防干擾，降低噪音，美化外觀的作用。一般根據(jù)工作環(huán)境和空間大小進(jìn)行線束捆扎。對(duì)于工作環(huán)境惡劣的線束，用高阻燃、防水、機(jī)械強(qiáng)度高的波紋管包扎。對(duì)于環(huán)境相對(duì)較差的線束大部分枝干也可用阻燃性較好的波紋管進(jìn)行包扎，部分分支用PVC管包扎。對(duì)于儀表臺(tái)來(lái)說(shuō)，環(huán)境相對(duì)較好，可用膠帶全纏或花纏。門(mén)線和頂棚線工作空間較小，可用膠帶全纏，部分分支可用工業(yè)塑料布包扎，較細(xì)的頂棚線可用海綿膠帶粘在車(chē)身上。底盤(pán)線因與車(chē)體接觸部位較多，因此用波紋管包扎防止線束磨損。車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中不可避免會(huì)造成線束與周邊物體的磨損，因此汽車(chē)要做好線束防護(hù)措施是很有必要的。車(chē)門(mén)線束在與車(chē)身連接處要預(yù)留夠足夠的長(zhǎng)度，而且還要防止關(guān)閉車(chē)門(mén)后線束的過(guò)多積聚;車(chē)身內(nèi)部布置一些車(chē)內(nèi)附加線束，應(yīng)充分考慮線束是否會(huì)與車(chē)內(nèi)其它部件產(chǎn)生摩擦（如車(chē)內(nèi)加強(qiáng)鈑金以及焊接螺栓等）;部分線束與車(chē)身產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)出聲音的部位，應(yīng)增加海綿或固定，以免產(chǎn)生噪音。

2.3橡膠件的設(shè)計(jì)

在線束需要穿過(guò)車(chē)身鈑金孔時(shí)需要增加橡膠保護(hù)套，以起到保護(hù)線束、防水及密封等作用。車(chē)門(mén)線束上的膠套最為常見(jiàn)，由于在可視范圍內(nèi)，除了考慮以上功能還要做到盡量美觀。橡膠件的常用材質(zhì)一般為天然橡膠、氯丁膠、硅橡膠及三元乙丙（EPDM）等，綜合材料特性考慮，EPDM性能最佳，故用在汽車(chē)線束上的橡膠件一般都選用EPDM。

3.提高汽車(chē)線束設(shè)計(jì)的可靠性措施分析

3.1對(duì)線束的長(zhǎng)度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)

一般情況下，相關(guān)人員在進(jìn)行線路長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)以汽車(chē)上用電器的實(shí)際位置為基礎(chǔ)，然后再對(duì)線束每個(gè)部分的長(zhǎng)度進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，而且，在汽車(chē)上各個(gè)有線束經(jīng)過(guò)的位置都具有與之對(duì)應(yīng)的孔位和扎帶用于對(duì)汽車(chē)線束的固定。因此，汽車(chē)線束設(shè)計(jì)的可靠性與相關(guān)人員對(duì)汽車(chē)線束長(zhǎng)度的合理設(shè)計(jì)密切相關(guān)。要是對(duì)汽車(chē)線束設(shè)計(jì)得太長(zhǎng)，那么不僅會(huì)造成材料上的浪費(fèi)，而且會(huì)占據(jù)汽車(chē)上的更多空間，不利于后期工作的開(kāi)展，還有在汽車(chē)的實(shí)際行駛途中容易與其他零部件發(fā)生摩擦，汽車(chē)線束很快受到磨損，從而容易導(dǎo)致汽車(chē)出現(xiàn)線束短路等故障。要是長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得過(guò)短，那么對(duì)線束的支配就會(huì)變得困難，并且可能無(wú)法完成對(duì)汽車(chē)線束的裝配，如果在裝配中遇到只差一點(diǎn)點(diǎn)長(zhǎng)度就可以完成的情況，有的工作人員為了避免麻煩就會(huì)用力將線束繃緊，從而就留下了非常大的安全隱患，即在端子處出現(xiàn)從護(hù)套中松脫出來(lái)的現(xiàn)象，這樣就不利于提高汽車(chē)線束設(shè)計(jì)的可靠性。所以，相關(guān)人員在汽車(chē)線束長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)中一定要合理，并且寧可稍有富余，也不要將長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得過(guò)短。

3.2提高連接器與端子設(shè)計(jì)的可靠性

對(duì)于汽車(chē)的電氣系統(tǒng)而言，連接器與端子同樣對(duì)其有著極大的影響，并且也是汽車(chē)線束的重要組成部分。因?yàn)槠?chē)在行駛過(guò)程中是處于長(zhǎng)時(shí)間的高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，并且由于其機(jī)械系統(tǒng)中堆積的大量油污和塵土的長(zhǎng)時(shí)間侵蝕，就很容易導(dǎo)致連接器與端子產(chǎn)生老化的現(xiàn)象，并且其位置開(kāi)始松動(dòng)，甚至被銹蝕，這樣對(duì)保證汽車(chē)電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)故障。對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槠?chē)線束連接器與端子發(fā)生老化然后出現(xiàn)松動(dòng)情況，從而導(dǎo)致汽車(chē)線束問(wèn)題是汽車(chē)電氣系統(tǒng)整個(gè)問(wèn)題的三分之二。所以，要想提高汽車(chē)線束設(shè)計(jì)的可靠性，那么提高連接器與端子設(shè)計(jì)的可靠性很有必要。

3.結(jié)語(yǔ)

在汽車(chē)線束裝配時(shí)必須要選擇合理的工藝。線束裝配是汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，將會(huì)對(duì)汽車(chē)的性能產(chǎn)生重要的影響。在線束裝配時(shí)必須要選擇合理的裝配工藝，提高裝配的效率。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)汽車(chē)線束裝配工藝的研究，不斷完成線束裝配工藝。

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