淺談汽車線束輕量化設(shè)計

馬雷剛

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

淺談汽車線束輕量化設(shè)計

馬雷剛

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章針對汽車電氣系統(tǒng)中的重要組成部分——汽車線束的輕量化設(shè)計進(jìn)行的探討。分別從線束布置、接線原理設(shè)計、線束的包裹材料選擇等幾個方面去論證和介紹了汽車線束輕量化設(shè)計的一些基本方法，以便后期汽車線束設(shè)計人員參考使用。

線束布置；線束；輕量化設(shè)計

CLC NO.: U462.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)07-55-03

引言

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，車輛上的各種電子化配置也越來越多，而作為電力和信號的傳輸通道的線束也越來越復(fù)雜。在大力提倡汽車輕量化技術(shù)的今天，汽車線束作為不可或缺的汽車部件也同樣面對著輕量化的要求。怎樣才能在保證功能和可靠性滿足的基礎(chǔ)上達(dá)成線束輕量化的目標(biāo)？我們來分析一下：

完整的線束總成主要包括：導(dǎo)線、接插件、包裹材料、橡膠帽和扎帶等各種線束附件。要想達(dá)成線束輕量化的目標(biāo)，也只能從各方面考慮和設(shè)計降低這些組成部分的重量。

根據(jù)以往經(jīng)驗，合理的線束布置設(shè)計、恰當(dāng)接線原理設(shè)計和線束包裹材料的輕量化選擇是汽車線束設(shè)計的最常用且行之有效的設(shè)計手段。

1）合理布局、優(yōu)化線束布置：通過線束走向合理布置、電源分配位置和用電器搭鐵位置的優(yōu)化布置，去減少回路所用導(dǎo)線的長度，是降低線束重量最直接和最有效的途徑。

2）原理下手、根源挖掘潛力：基礎(chǔ)確定發(fā)展，優(yōu)秀的原理設(shè)計從根源保證線束簡潔、輕便。

3）改善環(huán)境、包裹材料降重：良好線束安裝環(huán)境，安全無憂，可以讓線束輕裝上陣。

1、線束布置設(shè)計輕量化

線束的作用是連接電源與用電器、接地與用電器、及各用電器之間的信號通訊。大家都知道，直線是連接兩點之間的最短路徑。但線束布置因布局的美觀性、固定的可靠性考慮、及周邊環(huán)境的限制因素不可能讓線束中的每個回路，每根導(dǎo)線都以直線布置進(jìn)行連接，甚至幾乎所有的回路都無法實現(xiàn)直線連接。所謂合理的線束布置設(shè)計就是通過我們的布置讓線束中的大多數(shù)的回路少走彎路，以達(dá)到縮短回路長度，降低導(dǎo)線用量目的。

1.1 從走向布置方面實現(xiàn)線束的輕量化

如圖1所示，圖中A是電源，它需要連接到用電器B和用電器C為用電器，圖中的三種方式都可以實現(xiàn)有效的連接。但是布置1明顯比布置2和3回路更短。

圖1 三種不同的線束走向布置

某重型卡車的底盤線束總成，在進(jìn)行線束走向的優(yōu)化布置設(shè)計修改以后，重量大幅度降低，效果明顯。

圖2 某重卡底盤線束布置優(yōu)化前后狀態(tài)對比

圖3 某重卡底盤線束布置優(yōu)化前后實物狀態(tài)對比

圖4 兩種狀態(tài)線束重量對比

該重卡車型的底盤線束總成重量從優(yōu)化前的11.7kg，布置優(yōu)化后降低為6.52kg。

1.2 從電源點和接地點的布置方面實現(xiàn)線束的輕量化

線束就是電流傳輸?shù)妮d體，其回路通俗意義上的分類可分為電源線、地線、信號線。而對電源點和接地點的合理布置，可以使線束中的電源線、地線長度有效降低，從而實現(xiàn)降低線束重量的目的。

如圖5所示，這是一個常見的卡車電器盒及搭鐵點的布置示意圖，該圖中總電源、電器盒1、電器盒2、及分布在各處的搭鐵點和各用電器。電器盒1和2均可取電。當(dāng)對用電器1進(jìn)行供電和接地設(shè)計時，電器盒2作為供電點，搭鐵點1作為接地點進(jìn)行電源分配和接地設(shè)計，就會使得用電器1的電源線和地線非常短。從而有效支撐線束輕量化設(shè)計目標(biāo)的實現(xiàn)。

圖5 某車型電器盒及搭鐵點布置示意圖

2、接線原理設(shè)計輕量化

接線原理設(shè)計是線束設(shè)計的源頭，優(yōu)秀的原理設(shè)計不僅可以提升整個電氣系統(tǒng)的可靠性，也會從源頭依據(jù)上為線束的簡潔和降重提供保證。下面關(guān)于某小燈系統(tǒng)設(shè)計原理的局部調(diào)整案例將直觀的展示接線原理設(shè)計輕量化的成果。

圖6 某小燈系統(tǒng)接線原理（方案1）

圖7 某小燈系統(tǒng)接線原理（方案2）

汽車燈光系統(tǒng)里的小燈系統(tǒng)是個用電器非常多的系統(tǒng)，包括車輛各個位置的示廓燈、示高燈、及儀表臺各處開關(guān)、面板等的背光，且與霧燈等控制有關(guān)聯(lián)關(guān)系。整車小燈功能輸出電源下掛回路不少于30個，甚至更多（根據(jù)配置不同有變化）。為實現(xiàn)其功能我們可以設(shè)計如圖6所示的方案1方式的電源分配及連接，也可以設(shè)計圖7所示的方案2方式的電源分配及連接。根據(jù)保險絲容量和導(dǎo)線截面載流匹配關(guān)系，線束安全設(shè)計要求方案1中的所有小燈功能輸出電源下掛回路的導(dǎo)線截面積選擇須不低于1.5mm2。而圖7所示的方案2，則只需所有小燈功能輸出電源下掛回路所用導(dǎo)線截面積不低于0.5 mm2就可滿足安全設(shè)計的要求。這樣以來線束中30個以上的回路因?qū)Ь€截面規(guī)格變小所減輕的重量和降低成本遠(yuǎn)大于增加兩個保險絲的所增加的重量和成本。

在原理中讓更多的信號通過CAN總線傳輸，及控制器對信號就近采集方式會在減少傳感器的使用數(shù)量的同時，也會減少整車線束中信號回路數(shù)量及縮短信號回路的長度。

3、線束包裹材料選擇輕量化

線束常用的包裹材料有：PCV膠帶、PVC套管、絨布膠帶、耐磨革、波紋管、耐磨布等。而這些材料的使用方式又分為：全包裹、花包、密包、間隔包等。通過這些包裹對線束進(jìn)行外形約束，同時也增強(qiáng)線束的耐磨、隔熱、降噪等特性。比如發(fā)動機(jī)線束，我們通常先對其進(jìn)行PVC膠帶花包，再進(jìn)行波紋管外包裹。

線束包裹材料是線束總成的重要組成部分，同時它也是在線束重量的組成部分，比如發(fā)動機(jī)線束，其包裹材料幾乎占用線束重量的20%。如果我們能有效的改善線束布置位置的周邊環(huán)境，那么就可以選擇一些更輕的，無防護(hù)功能的包裹方式，從而實現(xiàn)線束的冬裝換夏裝，促進(jìn)輕量化目標(biāo)實現(xiàn)。

4、小結(jié)

上面的介紹和探討告訴我們，線束布置設(shè)計輕量化、接線原理設(shè)計輕量化、線束包裹材料選擇輕量化，是三種非常有效、易操作的汽車線束輕量化設(shè)計方法。當(dāng)然還有一些其它的方法可以使我們的方案更完善，比如輕量化接插件的選用，輕質(zhì)線材的選用，電氣系統(tǒng)電壓等級提高等。這些方法也都能為線束的輕量化發(fā)揮重要作用?？傊鯓佑酶俑?xì)的導(dǎo)線、更少更輕的插件、更少更輕的包裹材料實現(xiàn)線束功能的安全可靠，是我們汽車線束輕量化設(shè)計的目標(biāo)。而造出更智能、更安全、更可靠、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的汽車產(chǎn)品是我們的終極目標(biāo)。

[1] 黃孟濤.汽車電氣設(shè)備.第7版,北京市：唐云岐.2003.P234-254.

Analysis of the Lightweight Design of Automotive Wiring Harness

Ma Leigang
( Anhui Jianghuai Automobile Corp., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The lightweight design of automotive wiring harness that is an important part of automotive electric system is discussed in this paper. Some basic methods for lightweight design of automotive wiring harness are demonstrated and discussed from the aspects of wiring harness layout, wiring principle design, and the selection of the material of the wiring harness。Refer to the later automotive wiring harness Designer.

Wiring harness; Harness; Lightweight design

U462.2

：A

：：1671-7988 (2017)07-55-03

馬雷剛，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.07.024