汽車線束輕量化設計

王浩

摘要：隨著汽車市場的日益火爆，電子電氣行業的快速發展，汽車電子電器的迅猛增加，加上人們對汽車安全性、舒適性、經濟性和排放要求的提高，線束在汽車上的應用越來越廣泛，汽車線束系統的設計變得更為重要和嚴格。

關鍵詞：汽車；線束系統；設計

線束系統作為汽車神經，充當著聯系中央控制部件和汽車各用電器的重任，線束系統的設計質量直接關系到車輛的安全性。

一、概述

隨著汽車技術的不斷發展，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雜。在大力提倡汽車輕量化技術的今天，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上達成線束輕量化的目標？我們來分析一下：完整的線束總成主要包括：導線、接插件、包裹材料、橡膠帽和扎帶等各種線束附件。要想達成線束輕量化的目標，也只能從各方面考慮和設計降低這些組成部分的重量。根據以往經驗，合理的線束布置設計、恰當接線原理設計和線束包裹材料的輕量化選擇是汽車線束設計的最常用且行之有效的設計手段。1）合理布局、優化線束布置：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化布置，去減少回路所用導線的長度，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：基礎確定發展，優秀的原理設計從根源保證線束簡潔、輕便。3）改善環境、包裹材料降重：良好線束安裝環境，安全無憂，可以讓線束輕裝上陣。

二、布置原則

（一）前期規劃

在整車概念設計和結構設計階段，就要融入線束的整體布置意識，做好前期策劃。蓄電池、保險盒、中央控制部件最好能集中布置，不僅可以節約主干線束成本，減少整車整體質量，提高線束布置美感，還能大大降低火燒車風險率。

（二）模塊化

應根據整機功能與特點做到線束系統的模塊化，方便拆裝，便于維修，節省車輛保養與維修時間。

（三）布置環境

線束布置時應盡量避開銳邊、高溫、油路、水管、運動部件區域，保證布置可靠性。若不能避開，則需采取相應的保護措施。如發動機艙內，發動機線束應充分考慮發動機震動、排氣歧管周圍的熱輻射問題，每200mm必須設定一固定點，距離熱源應不小于100mm，線束與熱源之前附加隔熱罩，導線束外用耐高溫波紋管包扎。而車門線束應著重考慮過孔、密封、裝配因素等，過孔時采用塑膠保護套，防止線束因磨損造成的功能失效；盡量布置在車門干側，防止漏水對線束產生的影響；用盡量少得卡扣來固定盡量多的線束，減少在車身上的開孔和裝配復雜性。

（四1防電磁干擾

在電磁干擾強烈或者信號敏區域，要注意對線束增加防磁保護，設置導線為雙絞線或屏蔽線，如CAN總線。由于汽車內部電控部件對CAN總線產生干擾，使其處于從低頻到高頻變化的外部電磁環境中，因此對CAN總線的抗干擾能力提出了更高的要求。作為數據可靠傳輸的CAN總線，保證其良好的抗電磁干擾特性尤其重要。

（五）搭鐵設計原則

汽車電器故障大多是因為搭鐵失效引起的，通常是搭鐵接觸不良或搭鐵線斷路。因此，汽車電路中各電器設備搭鐵點的設計，要根據用電設備的性質、功能進行合理的布置，以保證汽車上各電器設備的良好工作狀態。（1）對整車性能及安全影響大并且易受其他用電器干擾的用電器的搭鐵點一定要單獨設立，如發動機、ECU、ABS等；弱信號傳感器或易受干擾的用電器要單獨設立搭鐵點，盡量使其電氣回路最短，確保信號的真實傳遞，如音響等無線電系統；大電流用電器搭鐵點也要單獨設立，保證回路就近搭鐵，縮短回路長度，減小電壓降、電磁干擾，即安全又經濟。（2）為了提高汽車上關鍵、影響人身安全的用電設備可靠性，采用復式搭鐵，如安全氣囊系統，確保其準確及時工作。（3）一般用電器可根據其三維布置位置、環境，選擇性的共用搭鐵，減小裝配復雜性和材料成本。

三、具體設計分析

（一）接線原理設計輕量化

接線原理設計是線束設計的源頭，優秀的原理設計不僅可以提升整個電氣系統的可靠性，也會從源頭依據上為線束的簡潔和降重提供保證。下面關于某小燈系統設計原理的局部調整案例將直觀的展示接線原理設計輕量化的成果。汽車燈光系統里的小燈系統是個用電器非常多的系統，包括車輛各個位置的示廓燈、示高燈、及儀表臺各處開關、面板等的背光，且與霧燈等控制有關聯關系。整車小燈功能輸出電源下掛回路不少于30個，甚至更多（根據配置不同有變化）。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量的同時，也會減少整車線束中信號回路數量及縮短信號回路的長度。

（二）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行外形約束，同時也增強線束的耐磨、隔熱、降噪等特性。比如發動機線束，我們通常先對其進行PVC膠帶花包，再進行波紋管外包裹。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，比如發動機線束，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境，那么就可以選擇一些更輕的，無防護功能的包裹方式，從而實現線束的冬裝換夏裝，促進輕量化目標實現。

（三）設計驗證

線束插接器按其機械性能、電氣性能、環境性能需要做終端接合力、終端拔出力、振蕩電流、絕緣強度、抗熱老化、耐高溫、耐鹽霧、溫度，濕度循環等相關試驗，導線需要做絕緣剝離性能、絕緣耐磨強度、熱壓相關檢查和試驗。批量生產前線束總成也要完成相關試驗，包括耐振動性能、耐鹽霧、電壓降、耐工業溶劑、耐溫度和濕度循環變化性能、電性能測試試驗，因客戶需求、各個國家地區相關試驗項目和遵循標準不同，實驗要求也會有所不同。

四、結語

總之，汽車發展的智能化、輕量化給汽車線束帶來了前所未有的挑戰，怎樣用更少更細的導線、更少更輕的插件、更少更輕的包裹材料實現線束功能的安全可靠，是我們汽車線束輕量化設計的目標。而造出更智能、更安全、更可靠、更經濟、更環保的汽車產品是我們的終極目標。

參考文獻：

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