汽車線束安全設計原則

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,負責汽車電器的電源提供及信號傳遞，是汽車電器設備正確工作的前提，人們常常把線束比喻為汽車的神經系統,沒有線束也就沒有汽車電路。隨著汽車領域的日益發展，國內汽車產量連年增加，各個廠家紛紛推出新的產品，汽車電器配置同樣日益豐富，汽車線束變得越來越復雜，而汽車線束同整車安全息息相關，汽車的安全設計變得尤為重要。 本文從技術角度闡述線束的安全設計。

線束的安全設計主要從三個方面考慮：線束三維設計、線束二維設計及原理設計。

1　三維線束安全設計

1.1　空間區域設計選擇

整車空間按照溫度濕度一般可分為三個區域：高溫高濕區域、常溫干燥區域、常溫高濕區域。

高溫高濕區域一般為車輛的發動機周邊部位、排氣周邊部位，此區域因為溫度較高、濕度較大，線束在選型時必須優先考慮耐溫防水，保證插件、端子及原線的穩定。線束在發動機上作布置時，不要讓線束與缸體直接接觸，應讓線束懸浮于發動機上加以固定；在排氣管附近等高溫區，盡量不要布置接插件和線束，若需要布置則應采取玻璃纖維管隔熱處理。

常溫干燥區域是整車內環境比較優良的區域，一般為駕駛室內及乘客艙內，此區域線束所處環境為常溫干燥，故在線束經濟性的角度考慮，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、高濕區域為一般為整車的后部區域及車的下部等外部區域。此區域線束選型需要重點考慮防水設計，不需要考慮溫度要求。

1.2　線束定位設計選擇

線束三維設計時，必須保證所有的線束部分具有有效、穩定的定位。

（1）線束主干線上各分支間距不小于100mm。

（2）線束相鄰固定點間間距要求200mm～300mm。

（3）線束在拐彎處或有發生相對運動的部件間不應拉得太緊，應留有運動余量。

（4） 盡量避免振動對線束的影響，要充分考慮振動要求，要在最大振動幅值的基礎上再加上10mm的余量。

（5）線束的連接位置應遠離燃油管路和制動拉索。

1.3　線束間距設計選擇

線束與其他零部件必須保證一定的空間距離，避免車輛運行時產生的震動引起線束磨損。規避線束損傷引起的電器件的功能異常導致更加嚴重的火災隱患。

（1）線束與光滑表面相鄰時，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，必須保證線束具有有效定位點，二者不能夠產生相對運動，且需要保證10mm間距；

（3）線束在與能夠產生相對運動的零部件相鄰時，必須要保證線束與運動件的包絡面的最小間距大于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，在此基礎上線束與隔熱源必須大于80mm。此設計上仍需進行溫升測試，如原線溫度大于125℃，此間距還需要加大。

2　二維線束安全設計

在線束三維設計的同時線束的二維設計同樣需要考慮，比如插件選型，布置位置等等。主要有：

（1）在插件進行選型時所有的插件接必須具有有效固定，保證插件的穩定，消除插件動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,在環境條件比較惡劣的布置位置，比如發動機艙需要使用波紋管保護；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；在可活動部位，比如車門、側圍內部同樣需要考慮降噪，可以采用絨布膠帶。目前針對環境惡劣位置（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包扎；線束分支過多，線束較粗等位置也可以開發線束護板，進行線束保護。

（4）線束主干分支同樣也不允許出現無固定情況，需要根據不同位置、環境設計選擇線束扎帶；

（5）線束在穿越干濕區交接部分需要使用膠套連接，防止外界的液體進入干區。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動機構的包絡面不會同膠套產生干涉，避免出現磨損失效情況。

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

3　線束原理安全設計

線束原理設計對整車的安全性能尤為重要，如果設計失誤可直接導致線束融化引燃，引起火災。

線束原理涉及安全主要有：線束保險的選擇、線束線徑的選擇、繼電器的選擇。

保險絲的計算一般指額定工作電流的計算，但如果負載含沖擊電流，還需進行沖擊電流的計算，初步確定容量后，對沖擊電流進行保險絲的壽命校核，直至最終確定其容量。

線徑計算首先是額定電流的計算，需要考慮負載特性、線束的環境溫度、同一分支線束中電源回路的數量。對于特殊的回路(如起動機)進行線束溫升的計算。對于受保險絲保護的回路，需進行匹配計算以確保導線開始發煙的時間大于保險絲的熔斷時間。最后對短路電流進行校核，確保故障發生時短路電流足以使保險絲及時熔斷。在整個電源回路中要保證保險絲是整個系統中最弱的部分，在發生短路時保險絲最先熔斷。

案例：一款改款車型在整車試裝時，線束的設計時因新舊狀態不一致，無意中使線束中的火線與地線對接，造成了此電器件的保險絲熔斷，但在線束檢查時發現此電器的連接線束線皮熔化，原因為該0.5導線接在30A的電路保險絲下，如圖1所示。

圖1　

4　結論

在汽車線束設計中，我們要把線束的安全設計放在首要位置，在整車條件下全方面規避設計問題，保證使用者人身安全。

[1] 汽車低壓電線束技術條件 QCT 29106-2004.

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