王郁森, 張明亞
(1.浙江吉潤春曉汽車部件有限公司, 浙江 寧波 315000;2.吉利汽車研究院(寧波) 有限公司, 浙江 寧波 315000)
整車線束作為保障車輛電源分配及信號通信,成為整車電器關鍵的一部分。近年來由于車輛功能越來越多,接口及回路數量也越來越多,線束VAVE成為線束設計的重要一環。
1) 平臺化 插接件為滿足不同電器功能的使用,會使用不同的型號與電器端對應。整車在數據階段盡可能選擇平臺化、模塊化的電器件,既可以節省開發費用,又可以節省實驗成本。例如將BCM與PEPS整合為一個控制器,信號處理可通過內部電路板進行傳遞,極大地降低了線束的布置成本,雖然首款車型的研發投入有所增加,但對后續車型的平臺化很有借鑒意義。
2) 國產化 插接件國產化能降低插接件的物流、人工成本,相對價格會有優勢,可在試驗結果合格的前提下更換國產化插接件。試驗矩陣見表1。
通常情況下,端子的選型依據插接件的指定,但端子依然可以通過材料、結構、鍍層等方面進行設計優化。如圖1所示。
1) 線色 車用導線線色種類繁多,線色與線徑、線規的不同組合會大大增加導線的種類以及導線庫存備料。針對線色種類較多,可通過改善線束制作工藝,提升插件前插率,避免后工序線色識別,來控制線色種類。減少線色種類可極大減少導線的管理成本,也可避免人工大量投入導致的人工成本增加。
2) 線徑 目前薄壁、超薄壁、細線徑電線成為主流,在滿足整車環境及電器功率的要求下,選擇細線徑導線來滿足要求。CAN信號等信號傳輸導線使用0.35mm2、0.22mm2線徑,既可滿足電器要求,又能降低整車質量;在導線的不斷發展下,線束扁平化方案 (線徑:0.11mm2) 也成為未來設計趨勢。
鋁導線也可以考慮在布置空間較大的位置使用,雖然在相同電壓降下,線束外徑會比銅導線的相對較大,但相對質量更輕,可節省51%的質量,在價格上更有優勢。
圖1 端子改善示意圖
表1 實驗矩陣
3) 線規 線束規格的設計需要考慮線束在整車的布置位置,在發動機區域需使用耐高溫導線,易受到外界環境干擾的需使用特殊導線(收音機需使用同軸線、CAN線使用雙絞線、攝像頭使用屏蔽線等),在整車布置環境較好的情況下,不必要浪費更好的特殊導線造成冗余設計,對于滿足EMC及NVH要求的位置可使用雙絞線代替屏蔽線等。
1) 卡扣 線束插接件背扣的選擇通常與插接件供應商相同,可對背扣單獨國產化來適應不同環境下的布置要求。
線束束縛及固定使用類扎帶,減少扎帶種類,盡量做到通用化,降低物料管理成本。
2) 防水堵 防水堵的選用通常與插件背扣相同,與插件供應商一致,但插接件孔位通用化程度較高,可對防水堵進行國產化來滿足不同線徑及孔位。一般防水堵內徑與導線的過盈量為0.3~0.6mm,防水堵外徑與塑件壁的過盈量為0.4~0.7mm,可在防水性能試驗合格的情況下進行更換。
3) 熱縮管 熱縮管的使用根據干/濕區的布置位置不同,選用的規格不同;在發動機艙熔斷絲盒等位置,避免高壓水槍直接沖洗等區域,可對熱縮管降級使用,由雙臂熱縮管(帶膠) 更改為單臂熱縮管(不帶膠普通型)。
整車線束回路設計均采用就近原則,一般線束電源布置會在機艙、儀表分別布置熔斷絲盒用于電器功能取電,部分會在駕駛艙后底板區域再增加一個熔斷絲盒用于取電來減少線束布線長度;一般用電器端會自帶熔斷絲用于保護自身設備,會與線束設計的熔斷絲重復設計,此種情況下可取消線束端熔斷絲,同樣可達到保護導線目的。
整車搭鐵的選擇,部分用電器殼體已經搭鐵,會通過整車線束進行二次搭鐵保證功能可靠,此方法為冗余設計,只要確保單根搭鐵線可靠性即可。
圖2為兩段式搭鐵示意圖。特點:布置靈活。缺點:動力部分有搭鐵不良的風險。成本適中。
圖2 兩段式搭鐵示意圖
圖3為人字式搭鐵示意圖。特點:動力部分搭鐵效果好。缺點:受限于蓄電池位置。成本高。
圖3 人字式搭鐵示意圖
圖4為一字式搭鐵示意圖。特點:動力部分搭鐵效果好。缺點:受限于蓄電池位置。成本低。
圖4 一字式搭鐵示意圖
線束外防護能起到耐磨、阻燃、防腐蝕、防止干擾、降低噪聲、美化外觀的作用,線束工程師根據車身環境進行選擇合適的防護方案。隨著保安防災的精細化推進,線束過度防護日益增多,過度防護不僅不符合精益生產的要求,還可能產生如下風險。
1) 線束中心部位導線形成完全封閉環境,此處導線此時設計狀態應該按內部衰減率進行折算,對電源線、搭鐵線載流影響很大。導線載流量降低而額定電流不變,更易引起導線異常發熱而產生風險。波紋管外點纏、花纏均不會產生完全封閉環境。波紋管外實纏則屬于完全封閉環境,影響導線特性。
2) 波紋管外PVC膠帶實纏,更易造成膠帶在波峰處因接觸面形狀突變形成應力集中產生斷裂而失效。其中局部膠帶斷裂更易造成波紋管開口處在整車運動過程中產生異響。
調整策略見表2。
隨著現有汽車產品更迭的速度不斷加快,產品周期內的收益不斷縮短,需要線束工作者在產品規劃階段就要對產品成本進行控制,根據整車的可靠性要求及產品定位,運用科學合理的手段進行降本,達到成本目標。
表2 VAVE改進方案