汽車線束設(shè)計(jì)選型原則

摘要：汽車線束是汽車電路的重要組成部分，汽車線束的設(shè)計(jì)合理是保證汽車安全駕駛的條件之一。本文介紹了汽車線束的設(shè)計(jì)流程，及核心原材料的選型事宜。原理設(shè)計(jì)，3D 布局是線束設(shè)計(jì)必不可少的環(huán)節(jié)。連接器，導(dǎo)線，保護(hù)材料等關(guān)鍵原材料的正確選擇是汽車線束發(fā)揮應(yīng)有功能的基礎(chǔ)。

引言

汽車線束設(shè)計(jì)基本思路是，根據(jù)用電設(shè)備需求，確定線路回路并計(jì)算出各回路特別是大功率設(shè)備的電壓電流，根據(jù)用電設(shè)備選擇對(duì)配的連接器，根據(jù)電流確定線束截面積，然后設(shè)計(jì)線束走向。

線束設(shè)計(jì)概述

1 線束開發(fā)設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)各 ECU 系統(tǒng)的原理進(jìn)行核對(duì)，將各個(gè)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(diǎn)合并在一起。同時(shí)核對(duì)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(xiǎn)絲，吹風(fēng)等用電系統(tǒng)的工作需求。

（2） 進(jìn)行初3D分布圖的設(shè)計(jì)，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(xiǎn)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(shí)際試裝結(jié)果和試運(yùn)行結(jié)果，線束 3D 布線工程師對(duì)導(dǎo)線走向或長度在進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，要考慮動(dòng)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(gè)開發(fā)過程也是設(shè)計(jì)不斷的優(yōu)化和更新的過程。

設(shè)計(jì)方法

1、線束原理設(shè)計(jì)

（1）向整車廠需求整車電器功能，電流要求及其他特殊要求。并確認(rèn)電器件的安裝地點(diǎn)，電器件和線束的裝配方式，工作環(huán)境等所有信息。

（2）參考客戶需要實(shí)現(xiàn)的功能和方式，制作電器原理圖和線路布置圖。

（3）對(duì)每個(gè)電器部件系統(tǒng)進(jìn)行能源分配，包括電源線，接地線的分配。

（4）導(dǎo)線線徑的確定。首先由電器件的實(shí)際功率獲取導(dǎo)線需要通過的電流；長期工作部件使用實(shí)際載流量60% 的導(dǎo)線（例如加熱系統(tǒng)，娛樂系統(tǒng)，安全系統(tǒng)）；短時(shí)間工作部件使用實(shí)際載流量 60%-100% 之間的導(dǎo)線。（例如座椅調(diào)節(jié)電機(jī)，車窗升降電機(jī)，調(diào)角器等）。

2、3D 布線設(shè)計(jì)

線束三維走向一般是在滿足整車電器安裝前提下，結(jié)合車身鈑金布局走向和開孔開槽設(shè)計(jì)，進(jìn)行整體布局。尤其線束的分段設(shè)計(jì)和主干定位更要考慮整體的布局。

2.1 汽車線束三維布線的要求

汽車線束三維布線從有到無是一個(gè)復(fù)雜的工程，主要參考如下幾點(diǎn)：

（1）保證所有電氣功能區(qū)易于裝配，總裝工段盡量簡單，便于安裝。如果有不宜與直接安裝的部位，可以考慮內(nèi)置對(duì)手件，單獨(dú)安裝后再組裝到一起（這樣成本方面會(huì)有提升）。門板，內(nèi)飾等尾巴線可以單獨(dú)裝配。盡量保障傳統(tǒng)的工藝過程和工裝即可實(shí)現(xiàn)裝配工序。

（2）裝配之外，還要重視保養(yǎng)和維修，同樣需要便于拆卸，即通常說的 DFD（design for disassembly），維修時(shí)只拆除一段線，比拆除整根線束要易于操作的多，同時(shí)節(jié)約成本，降低風(fēng)險(xiǎn)隱患。

2.2 線束布置其他細(xì)節(jié)點(diǎn)

線束布置除了以上所說的便于裝配和拆卸外，還需要考慮如下細(xì)節(jié)點(diǎn)：

（1）預(yù)留足夠的余量，（即使在公差下限情況下），尤其針對(duì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)或多個(gè)部件之間的線束，一定要考慮極限位置所需要的長度。

（2）線束不能一直處于繃緊狀態(tài)，否則會(huì)對(duì)導(dǎo)線銅片持續(xù)形成內(nèi)應(yīng)力，加速其老化過程。

（3）線束一般需要隔段用卡扣或卡槽的固定，不能有太長自由狀態(tài)。

零件選型

1、導(dǎo)線選型

線束選擇導(dǎo)線重點(diǎn)考慮線束需要實(shí)現(xiàn)的功能和環(huán)境。例如發(fā)動(dòng)機(jī)線束，艙內(nèi)溫度很高且腐蝕性物質(zhì)多，所以要選擇乃高溫，耐油類腐蝕的材料，例如鐵氟龍或交聯(lián) PE 類。

后備箱或車門反復(fù)運(yùn)動(dòng)頻繁，要選擇彈性比較高的線束，例如 TPE 類或橡膠類。對(duì)于一些弱信號(hào)類，一般要使用復(fù)合屏蔽線，例如爆震傳感器線束等。駕駛室內(nèi)要求相對(duì)較低，可以考慮使用 PVC 類線束，節(jié)約成本并對(duì)輕量化有裨益。

2、連接器

連接器是線束最重要的部件，直接確定線束能否實(shí)現(xiàn)最核心的連接功能，對(duì)電器系統(tǒng)的穩(wěn)定性起著決定性作用。

2.1 插接件的選型要求

首先是和電器組件的配合，機(jī)械插入保持力符合使用要求，優(yōu)先選擇帶二次鎖的設(shè)計(jì)。接觸電阻盡可能低。絕緣電阻和過電流符合導(dǎo)線的工作電流要求。對(duì)于處在濕區(qū)的線束，需要選擇防水護(hù)套，并配合適的密封圈或盲堵，達(dá)到不同區(qū)域不同防水等級(jí)的要求。

2.2 插接件原材料性能

①護(hù)套材質(zhì)（塑膠件）：

目 前 連 接 器 常 用 材 質(zhì) 主 要 有 PA66， PBT，ABS 等，一般需要增加一些添加劑以增加材料的性能，例如添加玻璃纖維，增加強(qiáng)度，添加增塑劑，增加軟度。

②端子材質(zhì)（銅件）：

端子一般常用的材料是黃銅，青銅和銅合金，黃銅有較強(qiáng)的耐磨性能，青銅鑄造性好，耐磨且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，銅合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電性﹑導(dǎo)熱性﹑延展性和耐蝕性，另外，考慮鹽霧和老化，端子一般需要增加不同的鍍層，鍍錫，鍍金等。

2.3 接插件分類

按照接插件對(duì)配形式可以分為：線對(duì)線，線對(duì)板。

① 線對(duì)線

線對(duì)線連接包括了線對(duì)線纜或者線纜對(duì)線纜的形式，其定義特征是兩根單線個(gè)體或者是兩條線纜中的對(duì)應(yīng)導(dǎo)線相互永久性連接。

②線對(duì)板

線對(duì)板連接主要是一端連接器是與線或線纜相連，另一端連接器上端子固定，與基板焊接相連的一種連接。

線束包覆設(shè)計(jì)

汽車線束在車內(nèi)長時(shí)間受到各種外界因數(shù)的影響，比如油污、灰塵、摩擦、仿水生銹等，如果線束上面沒有保護(hù)材料，線材暴露在外很容易受到損傷，例如斷線短路等，可能造成功能失效。包扎常用的幾款材料如下：

1、波紋管

波紋管是汽車線束用到的最重要的線束保護(hù)材料，一般分為單邊開口和密封型套管。

采用材質(zhì)為 PE、PA6/66、PP 等，耐溫一般在 -40℃～ 85℃， -40℃～ 125℃以及 -40℃～150℃三個(gè)等級(jí)。耐磨性較好，在高溫區(qū)耐高溫性、阻燃性、耐熱性都很好。PA 材質(zhì)在阻燃、耐磨方面較好，PP 材質(zhì)在抗彎曲疲勞性方面較有優(yōu)勢(shì)。

2、膠帶

膠帶是線束中應(yīng)用最為廣泛的包覆方式，主要分為 PVC 膠帶，絨布膠帶和布基膠帶三類。PVC 膠帶絕緣性能較好，耐溫一般在 80℃，改良后一般也只有 105 ℃，降噪行不好，且包覆完成后線束偏硬，目前 VOC 效果一般較差。絨布膠帶和布基膠帶的基材一般都是 PET，絨布膠帶耐溫在 105 ℃左右，降噪性好，包覆完成后線束比較軟。布基膠帶耐磨性最好，一般可以達(dá)到 D 級(jí)或 E 級(jí)的耐磨等級(jí)，耐溫也可以達(dá)到 150 ℃，但價(jià)格偏高，一般用在過孔或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方。

3、編織網(wǎng)管

編織網(wǎng)管的材質(zhì)一般為 PA66 單絲或 PET單絲編織而成，一般有開口型和閉口型，特點(diǎn)是耐磨性非常高，但是降噪性和成本也較高。一般用在長期相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位。

結(jié) 語

汽車線束被稱為汽車的血管系統(tǒng)，隨著汽車的飛速發(fā)展和使用體驗(yàn)的不斷提高，對(duì)汽車線束的要求也在不斷提高，更需要汽車線束人不斷的研究開發(fā)新方案，才能應(yīng)對(duì)日新月異的需求。

審核編輯：湯梓紅