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    汽車研發:低壓線束設計與開發!

    一、前言

    汽車上各用電設備之間的控制及信號傳遞靠低壓電線束網絡來實現。而汽車低壓電線束是汽車電路的網絡主體,是汽車的“中樞神經”,是連接電源和各個用電設備的重要部件,是傳輸能量、傳遞各種信號的載體,線束分布遍布全車,其重要性不言而喻。今天就讓漫談君與大家一起談談汽車低壓線束的開發及其應用。

    二、汽車線束簡介

    所謂汽車低壓線束即汽車電線束是指,在汽車內部連接各個電氣設備之間的電線,這些電線一般是呈現出捆扎的狀態,并且是以束狀的形態存在,所以稱之為電線束。

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    結構

    通俗地講,低壓電線束由導線、端子、插接件和包裹膠帶、絕緣防護組成。

    1)干線

    電線束中兩根或兩根以上電線包扎在一起的部分。

    2)支線

    電線束中電線的末端沒有包扎的部分或單根電線。

    3)分支點

    電線束中干線與干線或干線與支線中心線的交點。

    4)接點

    電線與電線的連接點。

    5)端子

    接插件和接頭的統稱。

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    功能

    在現代汽車上,汽車線束特別多,電子控制系統與線束有著密切關系。有人曾經打了一個形象的比喻:如果把微機、傳感器與執行元件的功能用人體來比喻,可以說微機相當于人腦,傳感器相當于感覺器官,執行元件相當于運動器官,那么線束就是神經和血管了。

    汽車線束是汽車電路的網絡主體,連接汽車的電子電器部件并使之發揮功能,沒有線束也就不存在汽車電路。目前,不管是高級豪華汽車還是經濟型普通汽車,線束編成的形式基本上是一樣的,都是由電線、聯插件和包裹膠帶組成,它既要確保傳送電信號,也要保證連接電路的可靠性,向電子電氣部件供應規定的電流值,防止對周圍電路的電磁干擾,并要排除電器短路。

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    材料

    汽車電線與普通家用電線是不一樣的。普通家用電線是銅質單蕊電線,有一定硬度。而汽車電線都是銅質多蕊軟線,有些軟線細如毛發,幾條乃至幾十條軟銅線包裹在塑料絕緣管(聚氯乙烯)內,柔軟而不容易折斷。

    汽車線束對材料的要求也非常嚴格,包括其電氣性能、材料散發性、耐溫性等等,都比一般的線束要求要高,特別是涉及到安全方面的:如方向控制系統、剎車這些重要組件的線束,要求更為嚴格。

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    分類

    按功能可分為運載驅動執行元件(作動器)電力的電力線和傳遞傳感器輸入指令的信號線。其中電力線是運送大電流的粗電線,而信號線是不運載電力的細電線(光纖維通信)。

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    規格

    汽車線束內的電線常用規格有標稱截面積0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0、6.0等平方毫米的電線(日系車中常用的標稱截面積為0.5、0.85、1.25、2.0、2.5、4.0、6.0等平方毫米),它們各自都有允許負載電流值,配用于不同功率用電設備的導線。

    以整車線束為例,0.5規格線適用于儀表燈、指示燈、門燈、頂燈等;0.75規格線適用于牌照燈,前后小燈、制動燈等;1.0規格線適用于轉向燈、霧燈等;1.5規格線適用于前大燈、喇叭等;主電源線如發電機電樞線、搭鐵線等要求2.5至4平方毫米電線。

    三、汽車線束的設計與開發

    汽車線束是汽車的“神經系統”,沒有線束也就不存在汽車電路。隨著社會的發展,人們對汽車各種性能要求越來越高,汽車線束也就越來越復雜,線束也因此成為汽車故障的多發環節?,F在汽車線束制造廠家不再單純地做線束后期設計和制造,而是和主機廠聯合進行同步設計和開發。

    另外隨著整車用電設備的增多,留給線束的布置空間越來越小,這就要求電線束的設計必須具有更優質、更可靠的數據傳輸性能,同時要求節省空間,減少汽車整備質量,要同時達到這些要求是對汽車低壓電線束一個很大的挑戰,因此汽車低壓電線束設計的綜合性能便成為重中之重。

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    設計重點

    1)汽車三維布線

    線束三維布置設計,要求設計工程師要對其他系統零部件(車身、動力、底盤、內外飾等)有系統的了解,并能提出合理的要求。

    整車線束的布置形式有多種,比如H、L、E、R等形式,常見的布置形式有H型、E型。

    以下為部分線束與周邊零部件的間隙要求:

    2)電器原理

    整車電器原理是線束設計的核心依據,只有保證原理圖紙準確,線束設計和制造才能滿足客戶設定的目標。

    系統單元電路原理圖反映各個系統單元電路構成、連接關系和工作原理。一張完整的系統單元原理圖應從蓄電池開始到熔斷絲盒和熔斷絲盒內的熔斷絲,經過繼電器,經過開關(或者控制模塊),再到用電設備,最后搭鐵,形成一個完整的來回信息。

    設計原則:

    • 電器工程師提供整車各個電器系統的功能、電器負荷以及相關電器屬性、機械屬性等要求,根據要求討論并制定主要單元電路、電器件、零部件組成;
    • 確定電器件額定電壓、工作電壓范圍、額定功率、電壓降、負載搭鐵等;
    • 考慮額定工作電流、最大工作電流(電機堵轉狀態)、脈沖(浪涌)電流、靜態耗電電流的大小。

    電源分配圖用于反映整車熔斷絲和繼電器同負載之間對應關系,用電器的取電模式決定了電源分配。電源分配圖一般有簡單的邏輯控制關系,圖紙簡潔明了,不需要復雜的控制關系和多余信息(插件信息、設備接線信息等)。

    搭鐵是指將一個電路、設備、分系統與參考搭鐵連接起來,給它們提供一個等電位點或面。根據整車的布置,一般會設多個搭鐵點。搭鐵點分布在原理設計中顯得比較復雜同時也非常重要,搭鐵設計合理與否會造成信號干擾,影響到電器性能穩定工作和整車EMC。

    3)原材料選取

    線束是汽車電路中連接各電器設備的接線部件,由絕緣護套、接線端子、導線及絕緣包扎材料等組成。線束原材料的選取直接影響到線束品質和性能指標。在熔斷絲盒、插接件、電線、外保護等多個方面,線束材料的選取都有不同的原則和要求。

    如線束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蝕、防止千擾、降低噪聲、美化外觀的作用,一般根據工作環境和空間大小制定包扎設計方案。線束外保護的選取原則如下:

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    國內外技術對比

    由于汽車行業的特殊性,汽車線束的制造過程也比其他普通線束較為特殊。制造汽車線束的體系大致分兩類:

    1)以歐美國家劃分,包括中國:

    使用TS16949體系來對制造過程進行控制。

    2)以日本為主:

    如豐田、本田他們有自己的體系來控制制造過程。

    國外的汽車工業相對較為發達,尤其是在對于汽車用低壓電線束總成的設計方面有著值得借鑒的經驗。隨著科技的進步,技術的生命周期不斷縮短的情況下,新的技術、新的材料以及新的工藝在汽車用低壓電線束總成的應用中占據了重要的位置,尤其是像德國、日本以及美國等汽車工業發達的國家,在汽車用低壓電線束總成的設計上有著不可比擬的優勢。

    四、結語

    在電線束設計上,應該吸收國際先進經驗,設計出一批符合我國汽車型號的、重量輕、體積小的電線束總成,并在此基礎上提高電線束總成的適應性和工作性能的可靠性;并且最大限度的使用先進結構、插座與插頭的連接方式簡單的端子,提高電線束安裝的效率,盡可能的對于現有的總成防護體系進行完善,保證電線束總成的安全。


    在借鑒國外發達國家的先進經驗的基礎上,為使我國的汽車用低壓電線束總成產品接近國家水平,需要不斷創新我國現有的汽車電線束產品。雖然在一段的時間內還不能有效的實現,但是可以朝著這些目標進行努力,促進我國汽車行業的進一步發展!

    來源:汽車大漫談


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