汽车线束设计原则

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汽车线束设计原则
汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线束也就不存在汽车电路。随着人们对汽车的安全性、舒适性、经济性和排放性要求的提高，汽车上的电器配置、功能也越来越多，所以连接各个电器件的线束也越来越复杂，成为当代汽车故障的多发环节，也因此在汽车设计和生产制造中受到越来越多的关注。如何提高汽车线束的综合性能成为关注的焦点，汽车线束制造厂家不再单纯地搞线束后期设计和制造，增加与汽车主机厂联合进行前期开发已成为必然的趋势。  汽车电线束的设计 电线束在整车中的作用是将电气系统的电源信号或数据信号进行传递或交换，实现电气系统的功能及要求。 电线束的设计流程和制造流程 (1)由电气布置工程师提供整车电气系统的功能，电气负荷及相关的特殊要求。电器件的状态、安装位置、线束与电器件对接的形式。 (2)根据电气功能及要求，绘制整车电气原理图及线路图。 (3)根据电气原理圈对每个电气子系统及回路进行能源分配，其中包括电源的搭铁线，以及接地点的分配。 (4)根据各子系统电气件的分布情况，确定线束的布线形式，每根线束连接的电器件及在汽车上的走向；确定线束的外保护形式及过孔的保护；根据电气负荷确定熔断器或断路器；再根据熔断器或断路器的量确定导线的线径；根据电器件的功能，依据相关标准确定导线的线色；根据电器件本身的接插件确定线束上与其对接的端子和护套的型号。 (5)绘制二维线束图和三维线束布置图。 (6)根据经核准的三维线束布置图，校核二维线束图，二维线束图准确无误方可发图，经认可后试制、生产。 二维线束图设计要点 配电盒 配电盒(保险和继电器)是整车电气的核心，起到分配负荷、集中供电、节省空间、简化线束、降低成本和方便检修的作用。一般根据需要可设计成2~3个。一些新开发车型的配电盒已兼有电子控制的功能；并且无触点、无保险丝的中央控制盒也将越来越有市场。 导线的选取 (1)导线颜色的选用依据《汽车用低压电线的颜色》执行。 (2)发动机周围环境温度高，腐蚀性气体和液体也很多。因此，一定要使用耐高温、耐油、耐振动、耐摩擦导线。 (3)行李厢盖上的导线要在低温下保持其弹性，所以要选用冷弹性导线保证其正常工作。 (4)自动变速器上的导线一定要耐高温、耐液压油，其温度稳定性要好。 (5)弱信号传感器要用屏蔽导线，例如电喷系统中的传感器、CAN回路、ABS中的轮速传感器；收音机的SPEAKER回路、安全气囊中的相关传感器(如碰撞传感器)等。 (6)门内线耐弯曲性要求高等。  插接件的选用 (1)插接件选取要保证与电器件的良好接触，使接触电阻降为最低，提高可靠性。 (2)根据导线的截面积和通过电流的大小合理选择插接件。   (3)发动机舱内对接的护套，由于舱内温度、湿度偏大且存在着很多腐蚀性气体和液体，因此一定要选择防水性护套。 在同一条线束中若用同一种护套，其颜色一定要有区别。   (4)为减少线束对接用护套的种类和数量，优先选用混合型件，使装配固定方便。对于要求性能较高的安全气囊、ABS、ECU等用的端子插接件，最好选用镀金件以保证安全可靠性。  线束包扎方式 线束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蚀、防止干扰、降低噪声、美化外观的作用，一般根据工作环境和空间大小制定以下包扎设计方案。其选择原则如下：  (1)发动机线束工作环境恶劣，因此全用高阻燃性、防水、机械强度高的波纹管包扎。   (2)发动机舱线工作环境也相对较差，大部分枝干也用阻燃性好、耐高温的波纹管包扎，部分分支用PVC管包扎。 (3)仪表线工作空间较小，环境相对较好，可用胶带全缠或花缠。  (4)门线和顶篷线工作空间较小，可用胶带全缠；较细的顶篷线可直接用海绵胶带粘在车身上。  (5)底盘线因与车体接触部位较多，因此用波纹管包扎防止线束磨损。  三维布线图绘制要点 (1)根据各个电器件的位置不同，确定三维布线的形式，目前国际上通用的布线形式一般为E型和H型。 (2)模拟仿真不同区域的线束直径。 (3)考虑线束过孔的密封与保护。 (4)线束的固定孔位与固定形式确定。 (5)理论上讲，一根线束连接所有的电器件是最合理的，但实际装车时是根本做不到的，所以线束要合理分块，在方便装配的情况下，尽量采用系统化设计。 (6)搭铁点设计在线束设计中是很重要的，否则会造成信号干扰，影响某些电器的功能实现；根据车型不同设计成多个接地点，搭铁的设计应满足以下几点： A：发动机ECU、ABS装置等对整车性能及安全影响大、而且易受其他用电设备干扰，所以这些件的搭铁点一定要单设。 B：对于安全气囊系统，它的接地点不仅应单设，而且为了确保其安全可靠，最好采用复式接地。其目的是其中一处接地失效，系统可以通过另一接地点接地，确保系统安全工作。  C：无线电系统为避免干扰，也要单独接地。 D：弱信号传感器的接地最好独立，接地点最好是在离传感器较近的位置，以保证信号的真实传递。 E：其他电器件可根据具体布置情况相互组合共用接地点。原则是就近接地，避免接地线过长，造成不必要的电压降。  F：蓄电池负极线、发动机搭铁线等因电线截面较大，因此一定要控制好线长和走向减小电压降；为增加安全性，一般发动机、车身都要单独连到蓄电池负极搭铁。 G：信号地和功率地不能铆接接地，必须分开对待。  关于接地方式应注意以下几点： A：是通过孔式接头接地，此法一定要在接头的尾部烤上热缩管绝缘。 B：是通过内部短接的护套直接接地。 为了保证起动时减少线路接触压降，蓄电池极桩夹头、车架与发动机机体都接上大截面积的搭铁线，并将接触部位彻底除锈、去漆、拧紧，蓄电池线的搭铁端最好把搭铁片直接注塑保护。因此，搭铁在线束安装工艺上非常重要。我们对搭铁点的处理很简单，在大梁和车身未喷漆前先打上螺母，待从涂装车间出来后卸下螺母，基本上能保证搭铁点金属充分外露。最后有少许油漆或污物则用砂纸打磨。 线束设计过程中除要按上述流程进行外。还有很多涉及原则必须考虑。 (1)所有布置在运动件附近的线束，应该至少有50mm间隙要求。在线束最大的装配公差条件下，安装在传动系统上的线束与没有装在传动系统上的零件之间的间隙至少为19mm，在线束最大的装配公差条件下，在其它操作条件下，这个间隙是为了保证运动件/总成的运动的整个范围。 (2)两个相对运动件之间的线束必须被固定在每个部件上，并且线束的连接长度应该是比这两个零件的最大更换距离大25mm以上。 (3)线束与线束不关联的相邻件之间的间隙最小为6mm，除非线束已经被固定在这个部件上，或者线束与附近的运动件之间已经有遮挡物。 (4)线束所产生的噪声到驾驶员座椅头枕处，不能大于50dB，频率50~15000Hz。 (5)为了保证线束上相关的橡胶堵塞功能正常，堵塞的安装孔必须满足相关要求。 (6)橡胶堵塞应该设计成在小于100N安装力情况下，就能完全装配到钣金孔内。 (7)需要手工装配，要压入座椅的线束固定件，以及那些有线夹插入的孔及槽，应该按照以下最大安装力来设计；对用手指压装的固定件，操作力为45N；对用手工压装的固定件，操作力为75N。 (8)线束分支必须有足够的松弛(在线束最小长度条件下大于25mm)，使他们不用给连接的传感器或者其它增加负载。 (9)为了阻止接地片破坏主干上的任何线束，装车时线束主干上的接地片到线束主干的最小间隙应维持在25mm。  线路保护设计  导线选取 (1)根据电器件功率的大小计算流通导线的电流；长时间工作的电气设备可选择实际载流量60%的导线；短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%~100%之间的导线。   (2)根据不同的工作环境和温度大小适当改变导线的截面积。   (3)根据导线的走向、插接件的数量(即电压降的大小)适当改变导线的截面积。   整车线路保护装置的确定 为了保护汽车的线路和各种电气设备，需要使用各种保护装置，主要有熔断器、断路器和易熔线。这些保护装置在线路短路时立即熔断，防止线束烧坏，起到保护电气部件的作用。 熔断器的选取原则  (1)发动机ECU、ABS等对整车性能及安全影响大。另外，易受其他用电设备干扰的电器件必须单设熔断器。  (2)发动机传感器、各类报警信号灯和外部照明灯、喇叭等电器件对整车性能及安全影响也较大，但该类电负荷对相互间的干扰并不敏感。因此，这类电负荷可以根据情况相互组合，共同使用一个熔断器。  (3)对于为增加舒适性而设置的普通电器件类的电负荷可以根据情况相互组合，共同使用一个熔断器。  (4)电阻型的负载与电感型的负载尽量避开使用同一个熔断器。  一般根据电器件的最大连续工作电流计算并确定熔断器容量。 经验公式：熔断器额定容量＝电路最大工作电流÷80%(或70%) 熔断器不仅要保护线束还要保护用电设备，因此选取熔断器的容量值也不要太高。 断路器  断路器是一种热敏机械装置，前照灯电路应使用断路器，而不宜使用熔断器。因断路器在电路断开后能自动接通，在意外情况下还能在短时间内，短时或间断地保护前照灯的工作。还有一些电路，如电动座椅、门锁、车窗等，由于其受机械负载的影响，容易造成较大的电流波动，也应使用断路器。 易熔线 易熔线的特点是当线路通过极大的过载电流时，易熔线能在一定的时间内(一般≤5s)熔断，从而切断电源，防止产生恶性事故。易熔线一般接在蓄电池直接引出的电路中。 继电器 继电器分为电流式和电压式两种。一般根据用电器的功率和开关的承载能力来决定是否选用继电器。常用继电器的设备一般有刮水器、喇叭、除霜、前照灯、雾灯、风扇、鼓风机、转向灯(闪光器)等。    供电系统设计 整车电气系统基本上由3个部分组成。   蓄电池直接供电系统(一般称常电) 这部分的能量是靠蓄电池的电化学反应产生的电能供用电器使用。  这部分的电源所接负载一般都是汽车的安全件或重要件，主要目的是在为这些部件提供电能时尽量少地加以控制，确保蓄电池的性能正常发挥。 点火开关控制的供电系统(一般称为IG档) 这部分电器件基本上是在发动机工作运转的情况下才使用，取自发电机的电源，避免了为蓄电池充电时争电源的可能性。如：仪表电源、制动灯电源、安全气囊电源等。   发动机起动时卸掉负载的电源(一般称为ACC电源) 这部分电器件一般所带的负载较大，且在汽车起动时不必工作。一般有点烟器电源、空调电源、收放机电源、刮水器电源等。

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能做成一个文件下载就好了

biubiu00

@@额。。。我的眼睛花了，线束有这么多要求吗

★音乐诗人★

很专业, 应该从事设计很多年了吧

tinanno

这个总结的好，一目了然

还是英俊

总结的非常好，就是文章布局看的有点累

牧歌子

很想复制下来，貌似没有这个功能

weikai0123

我是刚开始做线束这行业，很有帮助

听火车

看的眼花缭乱，怎么不编辑一下

听火车

不过相当专业，多谢分享

历史的天空

说的很多，都是线束设计的常识，要是再深刻些更好了

lq23002

线束涉及东西比较多，难度可能不大，但是很繁琐，我深有体会，线束人伤不起哦……

mike0599

很专业，比较全面。谢谢楼主的经验分享

yun1981

整车线束设计看似简单，其实非常复杂，要考虑的地方很多，同样做到功能的实现，不同的设计方案在成本、可靠性、安全性以及舒适性等方面会有很大区别，当然设计原则也是实际工作经验的积累和总结，然而这个积累是个持续的过程，就像经验数据库，需要不断的填充，在以后的开发中才会少犯错误。

mkxyx

刚开始接触线束设计，应从何入手？望能点拨一二。

VehicleEEA

很详细，多谢楼主分享，收藏了。
线束设计是一项很劳神的工作，以前主要用CAD，一根线一根线的画，累死人的，好在现在有了一些新的线束设计软件，
如 Intedis 公司的HARcad，涵盖线束的概念设计及系列开发全系列的功能，同时还能对成本、重量进行评估计算。
其他的还有CHS之类的，都是很好的工具。