電子駐車制動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)線束設(shè)計(jì)

張莉， 王志強(qiáng)， 杜昌立， 林玲玉

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，a.機(jī)械學(xué)院；b.汽車學(xué)院，天津 300222；2.陜西浩唐工貿(mào)有限公司，西安 710016）

0 引言

筆者在參與某公司的EPB駐車制動(dòng)研究項(xiàng)目中，完成了從最初的EPB半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建到最終平臺(tái)線束圖紙的設(shè)計(jì)工作。在EPB實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的環(huán)境下，給出平臺(tái)線束的布置、設(shè)計(jì)的方法以及設(shè)計(jì)流程等。另外，在繪制平臺(tái)線束的過程中，參考了不少有關(guān)汽車線束設(shè)計(jì)類的文章，從中發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外汽車線束軟件有美國MENTOR GRAPHICS公司的CHS和歐特克公司的AutoCAD、日本ZUKEN公司的CAPITAL DESIGN、德國COMSA公司的LDORADO DESIGN、法國達(dá)索公司CATIA和圖研軟件CR5000。目前國內(nèi)汽車線束設(shè)計(jì)較國外相對(duì)比較落后，由于需要支付高額軟件費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，國內(nèi)的線束設(shè)計(jì)主要使用AutoCAD軟件和CATIA三維軟件。但也存在兩軟件之間接口不匹配、設(shè)計(jì)周期長、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不夠完善和維護(hù)圖紙與數(shù)據(jù)信息難的缺點(diǎn)［1］。針對(duì)這些問題，筆者根據(jù)AutoCAD二次開發(fā)功能開發(fā)出一種基于此軟件的插件可解決一些線束圖紙問題，能夠更易完善和更新圖紙信息，提高設(shè)計(jì)人員的制圖效率。

1 電子駐車制動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)線束介紹

本文搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所涉及的電子器件有：EPB控制單元、ABS控制單元、故障診斷OBD單元、網(wǎng)關(guān)、直流電源、T型總線連接器、傳感器和各種端子排等。平臺(tái)上，器件、開關(guān)、連接器、電源和端子排等相互之間的物理連接是通過線束實(shí)現(xiàn)的，線束是電信號(hào)流動(dòng)的載體［2］。與汽車線束類似，按照導(dǎo)線功能，可把實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的線束分為兩種，即電力線與信號(hào)線。電源線經(jīng)保險(xiǎn)絲限流后給各個(gè)ECU模塊供電，確保其正常工作；信號(hào)線是各個(gè)ECU模塊之間信息交互通道，傳輸模塊之間的信息數(shù)據(jù)。線束設(shè)計(jì)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建的重要環(huán)節(jié)，不僅影響著平臺(tái)桌面的視覺效果，還對(duì)平臺(tái)的安全性和可靠性存在一定的影響。

2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)線束設(shè)計(jì)

2． 1 平臺(tái)線束布置

線束基本上都是由電線、接插件和包裹線組成，其固定方式多種多樣，可以采用支架、扎帶、線槽、卡子等多種方式。本著固定方式簡單、成本低、設(shè)計(jì)方便易于維護(hù)的原則，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選擇線槽作為緊固件，如圖1所示。線束的布置主要包括線束的固定、走向、分布及相關(guān)附件的選用等。線束的布置要考慮到相關(guān)件的分布的同時(shí)，還要考慮外界因素對(duì)其的干擾影響。由于所處環(huán)境不同，汽車線束較平臺(tái)線束多處于惡劣環(huán)境，其包扎需要外加絕緣膠帶或PVC管，以免造成線束短路、斷路、磨損等。但處于室內(nèi)環(huán)境的平臺(tái)線束，其設(shè)計(jì)過程中使用波紋管包扎，使其平臺(tái)桌面干凈、整潔、美觀。相對(duì)于整車線束的包扎的原則和步驟而言，平臺(tái)線束包扎的要求就比較簡單。平臺(tái)線束與整車線束的所用到的線束物理特性如表1所示。汽車線束的布置與走向方式是隨著整車的布局和結(jié)構(gòu)的不同而變化的。目前汽車線束常用布線方式有H型和E型，都采用分段分組式的走向設(shè)計(jì)方式［3］。根據(jù)平臺(tái)布置走向，平臺(tái)線束布線方式選擇U型，更易于設(shè)備之間的通信。相比于整車線束的分段分組式走向方式，因平臺(tái)線束較少，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采取的線束走向是整體式。

2.2 導(dǎo)線端子頭維護(hù)

通常線束的兩端是兩個(gè)不同類型的接插端子，為方便測(cè)試信號(hào)線數(shù)據(jù)，有時(shí)會(huì)在信號(hào)線合適點(diǎn)處斷開串聯(lián)一接線端子，成為信號(hào)線專用測(cè)試點(diǎn)。導(dǎo)線測(cè)試點(diǎn)兩端用線針壓接，且同一線路上兩端套上梅花管信號(hào)線，方便檢查線路。如圖2所示信號(hào)線T38/1，T38表示ABS控制單元，/1表示ABS控制單元1號(hào)引腳。若導(dǎo)線直徑太大則選用U型線卡壓接，用熱縮管包裹后套入梅花管信號(hào)線，避免導(dǎo)線裸漏過多留下安全隱患。熱縮管要與信號(hào)線的長短一致，而信號(hào)線的長短要根據(jù)打印在其上的標(biāo)識(shí)符長短而定，標(biāo)識(shí)符盡量做到統(tǒng)一、可識(shí)別性高。維護(hù)好導(dǎo)線端子，避免短路、錯(cuò)接等因素，就更有益于維護(hù)平臺(tái)線束。

表1 線束對(duì)比匯總表

3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)線束設(shè)計(jì)流程圖

線束設(shè)計(jì)流程圖如圖3所示，線束設(shè)計(jì)貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建的過程。從確定實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方案開始就需要考慮線束設(shè)計(jì)流程，以平臺(tái)設(shè)置方案為主，線束設(shè)計(jì)方案為輔，綜合對(duì)比兩者優(yōu)缺點(diǎn)，選出最佳設(shè)計(jì)方案。由流程圖可知，從確定ECU模塊的相對(duì)位置到導(dǎo)線包扎成束整個(gè)過程中。中間環(huán)節(jié)的工作主要是：確定導(dǎo)線屬性包含線徑、電流、顏色等；導(dǎo)線壓接制作；包扎成束。

圖1 線束固定方式圖

圖2 導(dǎo)線端子頭示意圖

圖3 線束設(shè)計(jì)流程圖

4 平臺(tái)線束圖

線束圖是電線束設(shè)計(jì)的直接表現(xiàn)形式，對(duì)于整車線束，設(shè)計(jì)者會(huì)應(yīng)客戶需求繪制3D線束圖，但是對(duì)于線束圖的維護(hù)只有河南天海電器有限公司線束研發(fā)中心的劉振超等［4］給出一種方案：先在 CATIA中從3D視圖轉(zhuǎn)換為2D工程視圖，再另存為DWG或者DXF的CAD格式來編輯，其線束的回路信息要手動(dòng)的按照某種格式填寫到Excel表格中，再導(dǎo)入到2D的CAD中去維護(hù)圖紙信息。此種方法存在一定缺點(diǎn)：當(dāng)圖紙或圖紙數(shù)據(jù)信息變動(dòng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員就會(huì)花大量時(shí)間修改圖紙并手動(dòng)更改數(shù)據(jù)信息，降低設(shè)計(jì)人員工作效率。在設(shè)計(jì)該平臺(tái)線束時(shí)，本文給出一種線束設(shè)計(jì)插件，即安裝在CAD軟件中的中線CAD插件來完成線束維護(hù)。現(xiàn)繪制兩個(gè)具有互連關(guān)系的接插件線束圖，如圖4所示，此線束圖采用江蘇省常州客車制造廠的陳澤仁［5］推薦的單線法繪制。兩個(gè)接插件JP6-6S和TJ4-4D的1、2、3、4孔位對(duì)應(yīng)互連，從軟件工具欄的電氣屬性塊中填寫自己需要的屬性信息值，選中繪制的圖樣后，導(dǎo)出接線表如表2所示。由表可讀出每個(gè)線號(hào)兩端連接的接插件名字、占用接插件孔位、線徑、顏色等先前選擇的屬性信息。假如發(fā)現(xiàn)接插件對(duì)應(yīng)孔位互連出錯(cuò)，只需更改線號(hào)及其他屬性信息，重新導(dǎo)出接線表就可隨圖樣一起變動(dòng)數(shù)據(jù)信息。此種方法可高效維護(hù)線束圖樣與數(shù)據(jù)信息，繪制更快捷，效率更高。

圖4 線束圖

表2 接線表

5 結(jié) 語

本文給出的平臺(tái)線束布置和設(shè)計(jì)方法為做類似示教平臺(tái)開發(fā)的設(shè)計(jì)提供線束設(shè)計(jì)參考。另外，線束圖紙與數(shù)據(jù)維護(hù)方法不僅提高線束圖繪制人員的工作效率及制圖效果，還可為從事任何與電氣線束平臺(tái)有關(guān)的設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)平臺(tái)線束設(shè)計(jì)參考，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

［1］ 郝冬晶.基于CHS軟件的飛機(jī)線束設(shè)計(jì)應(yīng)用［J］.信息技術(shù)，2013（16）：18-20.

［2］ 劉英，張慶良.汽車電器設(shè)備線束設(shè)計(jì)［J］.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸機(jī)，2013（1）：46-51.

［3］ 劉振超，張啟慶，總喜旺，等.淺析汽車線束圖的繪制［J］.汽車電器，2014（10）：44-46.

［4］ 劉振超，王龍波，總喜旺，等.淺析汽車線束設(shè)計(jì)的原則［J］.汽車電器，2015（22）：19-22.

［5］ 陳澤仁.汽車線束圖畫法探討［J］.汽車電器，1993（2）：14-15.