汽車線束安全設(shè)計(jì)原則

王超，齊翔宇，王旭

（華晨汽車工程研究院電子工程室，遼寧 沈陽 110141）

前言

汽車線束是汽車電器的主體,負(fù)責(zé)汽車電器的電源提供及信號(hào)傳遞，是汽車電器設(shè)備正確工作的前提，人們常常把線束比喻為汽車的神經(jīng)系統(tǒng),沒有線束也就沒有汽車電路。隨著汽車領(lǐng)域的日益發(fā)展，國內(nèi)汽車產(chǎn)量連年增加，各個(gè)廠家紛紛推出新的產(chǎn)品，汽車電器配置同樣日益豐富，汽車線束變得越來越復(fù)雜，而汽車線束同整車安全息息相關(guān)，汽車的安全設(shè)計(jì)變得尤為重要。 本文從技術(shù)角度闡述線束的安全設(shè)計(jì)。

線束的安全設(shè)計(jì)主要從三個(gè)方面考慮：線束三維設(shè)計(jì)、線束二維設(shè)計(jì)及原理設(shè)計(jì)。

1　三維線束安全設(shè)計(jì)

1.1　空間區(qū)域設(shè)計(jì)選擇

整車空間按照溫度濕度一般可分為三個(gè)區(qū)域：高溫高濕區(qū)域、常溫干燥區(qū)域、常溫高濕區(qū)域。

高溫高濕區(qū)域一般為車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部位、排氣周邊部位，此區(qū)域因?yàn)闇囟容^高、濕度較大，線束在選型時(shí)必須優(yōu)先考慮耐溫防水，保證插件、端子及原線的穩(wěn)定。線束在發(fā)動(dòng)機(jī)上作布置時(shí)，不要讓線束與缸體直接接觸，應(yīng)讓線束懸浮于發(fā)動(dòng)機(jī)上加以固定；在排氣管附近等高溫區(qū)，盡量不要布置接插件和線束，若需要布置則應(yīng)采取玻璃纖維管隔熱處理。

常溫干燥區(qū)域是整車內(nèi)環(huán)境比較優(yōu)良的區(qū)域，一般為駕駛室內(nèi)及乘客艙內(nèi)，此區(qū)域線束所處環(huán)境為常溫干燥，故在線束經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，原線、接插件及線束包扎附屬物等不需要考慮防水性，并且也不需要使用耐高溫材料。

常溫、高濕區(qū)域?yàn)橐话銥檎嚨暮蟛繀^(qū)域及車的下部等外部區(qū)域。此區(qū)域線束選型需要重點(diǎn)考慮防水設(shè)計(jì)，不需要考慮溫度要求。

1.2　線束定位設(shè)計(jì)選擇

線束三維設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證所有的線束部分具有有效、穩(wěn)定的定位。

（1）線束主干線上各分支間距不小于100mm。

（2）線束相鄰固定點(diǎn)間間距要求200mm～300mm。

（3）線束在拐彎處或有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件間不應(yīng)拉得太緊，應(yīng)留有運(yùn)動(dòng)余量。

（4） 盡量避免振動(dòng)對(duì)線束的影響，要充分考慮振動(dòng)要求，要在最大振動(dòng)幅值的基礎(chǔ)上再加上10mm的余量。

（5）線束的連接位置應(yīng)遠(yuǎn)離燃油管路和制動(dòng)拉索。

1.3　線束間距設(shè)計(jì)選擇

線束與其他零部件必須保證一定的空間距離，避免車輛運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)引起線束磨損。規(guī)避線束損傷引起的電器件的功能異常導(dǎo)致更加嚴(yán)重的火災(zāi)隱患。

（1）線束與光滑表面相鄰時(shí)，線束在有定位情況下，可與光滑表面接觸；

（2）線束與銳邊相鄰時(shí)，必須保證線束具有有效定位點(diǎn)，二者不能夠產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且需要保證10mm間距；

（3）線束在與能夠產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件相鄰時(shí)，必須要保證線束與運(yùn)動(dòng)件的包絡(luò)面的最小間距大于20mm。

（4）線束與熱源的間距：線束如果不可避免在熱源附近經(jīng)過，線束首先需要采用隔熱處理，熱源同樣需要隔熱處理，在此基礎(chǔ)上線束與隔熱源必須大于80mm。此設(shè)計(jì)上仍需進(jìn)行溫升測(cè)試，如原線溫度大于125℃，此間距還需要加大。

2　二維線束安全設(shè)計(jì)

在線束三維設(shè)計(jì)的同時(shí)線束的二維設(shè)計(jì)同樣需要考慮，比如插件選型，布置位置等等。主要有：

（1）在插件進(jìn)行選型時(shí)所有的插件接必須具有有效固定，保證插件的穩(wěn)定，消除插件動(dòng)量造成的端子間的虛接、瞬斷，同樣也需考慮消除插件根部線束的耐久疲勞；

（2）在濕區(qū)的布置的插件必須選擇防水插件，消除端子腐蝕造成的安全隱患；

（3）線束原則上均需要包扎,在環(huán)境條件比較惡劣的布置位置，比如發(fā)動(dòng)機(jī)艙需要使用波紋管保護(hù)；條件較好的駕艙等部位可以使用布基膠帶、pvc膠帶全纏、花纏；在可活動(dòng)部位，比如車門、側(cè)圍內(nèi)部同樣需要考慮降噪，可以采用絨布膠帶。目前針對(duì)環(huán)境惡劣位置（金屬銳邊、毛刺）并有操作需求部位可以采用袖套和密制編織網(wǎng)包扎；線束分支過多，線束較粗等位置也可以開發(fā)線束護(hù)板，進(jìn)行線束保護(hù)。

（4）線束主干分支同樣也不允許出現(xiàn)無固定情況，需要根據(jù)不同位置、環(huán)境設(shè)計(jì)選擇線束扎帶；

（5）線束在穿越干濕區(qū)交接部分需要使用膠套連接，防止外界的液體進(jìn)入干區(qū)。膠套的使用通常有兩種情況：1、固定位置，比如防火墻線束的連接，此類膠套只需根據(jù)鈑金的厚度、安裝的位置保證防水和安裝性即可；另一種情況為可動(dòng)位置的膠套，比如門線束同車身的連接位置，此類膠套還需考慮門運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的包絡(luò)面不會(huì)同膠套產(chǎn)生干涉，避免出現(xiàn)磨損失效情況。

（6）車輛電源位置的端子線束需要有保護(hù)，防止正極與車身金屬零部件接觸，造成電打火，引起火災(zāi)。

3　線束原理安全設(shè)計(jì)

線束原理設(shè)計(jì)對(duì)整車的安全性能尤為重要，如果設(shè)計(jì)失誤可直接導(dǎo)致線束融化引燃，引起火災(zāi)。

線束原理涉及安全主要有：線束保險(xiǎn)的選擇、線束線徑的選擇、繼電器的選擇。

保險(xiǎn)絲的計(jì)算一般指額定工作電流的計(jì)算，但如果負(fù)載含沖擊電流，還需進(jìn)行沖擊電流的計(jì)算，初步確定容量后，對(duì)沖擊電流進(jìn)行保險(xiǎn)絲的壽命校核，直至最終確定其容量。

線徑計(jì)算首先是額定電流的計(jì)算，需要考慮負(fù)載特性、線束的環(huán)境溫度、同一分支線束中電源回路的數(shù)量。對(duì)于特殊的回路(如起動(dòng)機(jī))進(jìn)行線束溫升的計(jì)算。對(duì)于受保險(xiǎn)絲保護(hù)的回路，需進(jìn)行匹配計(jì)算以確保導(dǎo)線開始發(fā)煙的時(shí)間大于保險(xiǎn)絲的熔斷時(shí)間。最后對(duì)短路電流進(jìn)行校核，確保故障發(fā)生時(shí)短路電流足以使保險(xiǎn)絲及時(shí)熔斷。在整個(gè)電源回路中要保證保險(xiǎn)絲是整個(gè)系統(tǒng)中最弱的部分，在發(fā)生短路時(shí)保險(xiǎn)絲最先熔斷。

案例：一款改款車型在整車試裝時(shí)，線束的設(shè)計(jì)時(shí)因新舊狀態(tài)不一致，無意中使線束中的火線與地線對(duì)接，造成了此電器件的保險(xiǎn)絲熔斷，但在線束檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)此電器的連接線束線皮熔化，原因?yàn)樵?.5導(dǎo)線接在30A的電路保險(xiǎn)絲下，如圖1所示。

圖1　

4　結(jié)論

在汽車線束設(shè)計(jì)中，我們要把線束的安全設(shè)計(jì)放在首要位置，在整車條件下全方面規(guī)避設(shè)計(jì)問題，保證使用者人身安全。

[1] 汽車低壓電線束技術(shù)條件 QCT 29106-2004.

[2] Demi Ning.Circuit Protection Products and Application Training[J/OL]. Littelfuse,2008.