汽车线束轻量化设计

王浩

摘要：随着汽车市场的日益火爆，电子电气行业的快速发展，汽车电子电器的迅猛增加，加上人们对汽车安全性、舒适性、经济性和排放要求的提高，线束在汽车上的应用越来越广泛，汽车线束系统的设计变得更为重要和严格。

关键词：汽车；线束系统；设计

线束系统作为汽车神经，充当着联系中央控制部件和汽车各用电器的重任，线束系统的设计质量直接关系到车辆的安全性。

一、概述

随着汽车技术的不断发展，车辆上的各种电子化配置也越来越多，而作为电力和信号的传输通道的线束也越来越复杂。在大力提倡汽车轻量化技术的今天，汽车线束作为不可或缺的汽车部件也同样面对着轻量化的要求。怎样才能在保证功能和可靠性满足的基础上达成线束轻量化的目标？我们来分析一下：完整的线束总成主要包括：导线、接插件、包裹材料、橡胶帽和扎带等各种线束附件。要想达成线束轻量化的目标，也只能从各方面考虑和设计降低这些组成部分的重量。根据以往经验，合理的线束布置设计、恰当接线原理设计和线束包裹材料的轻量化选择是汽车线束设计的最常用且行之有效的设计手段。1）合理布局、优化线束布置：通过线束走向合理布置、电源分配位置和用电器搭铁位置的优化布置，去减少回路所用导线的长度，是降低线束重量最直接和最有效的途径。2）原理下手、根源挖掘潜力：基础确定发展，优秀的原理设计从根源保证线束简洁、轻便。3）改善环境、包裹材料降重：良好线束安装环境，安全无忧，可以让线束轻装上阵。

二、布置原则

（一）前期规划

在整车概念设计和结构设计阶段，就要融入线束的整体布置意识，做好前期策划。蓄电池、保险盒、中央控制部件最好能集中布置，不仅可以节约主干线束成本，减少整车整体质量，提高线束布置美感，还能大大降低火烧车风险率。

（二）模块化

应根据整机功能与特点做到线束系统的模块化，方便拆装，便于维修，节省车辆保养与维修时间。

（三）布置环境

线束布置时应尽量避开锐边、高温、油路、水管、运动部件区域，保证布置可靠性。若不能避开，则需采取相应的保护措施。如发动机舱内，发动机线束应充分考虑发动机震动、排气歧管周围的热辐射问题，每200mm必须设定一固定点，距离热源应不小于100mm，线束与热源之前附加隔热罩，导线束外用耐高温波纹管包扎。而车门线束应着重考虑过孔、密封、装配因素等，过孔时采用塑胶保护套，防止线束因磨损造成的功能失效；尽量布置在车门干侧，防止漏水对线束产生的影响；用尽量少得卡扣来固定尽量多的线束，减少在车身上的开孔和装配复杂性。

（四1防电磁干扰

在电磁干扰强烈或者信号敏区域，要注意对线束增加防磁保护，设置导线为双绞线或屏蔽线，如CAN总线。由于汽车内部电控部件对CAN总线产生干扰，使其处于从低频到高频变化的外部电磁环境中，因此对CAN总线的抗干扰能力提出了更高的要求。作为数据可靠传输的CAN总线，保证其良好的抗电磁干扰特性尤其重要。

（五）搭铁设计原则

汽车电器故障大多是因为搭铁失效引起的，通常是搭铁接触不良或搭铁线断路。因此，汽车电路中各电器设备搭铁点的设计，要根据用电设备的性质、功能进行合理的布置，以保证汽车上各电器设备的良好工作状态。（1）对整车性能及安全影响大并且易受其他用电器干扰的用电器的搭铁点一定要单独设立，如发动机、ECU、ABS等；弱信号传感器或易受干扰的用电器要单独设立搭铁点，尽量使其电气回路最短，确保信号的真实传递，如音响等无线电系统；大电流用电器搭铁点也要单独设立，保证回路就近搭铁，缩短回路长度，减小电压降、电磁干扰，即安全又经济。（2）为了提高汽车上关键、影响人身安全的用电设备可靠性，采用复式搭铁，如安全气囊系统，确保其准确及时工作。（3）一般用电器可根据其三维布置位置、环境，选择性的共用搭铁，减小装配复杂性和材料成本。

三、具体设计分析

（一）接線原理设计轻量化

接线原理设计是线束设计的源头，优秀的原理设计不仅可以提升整个电气系统的可靠性，也会从源头依据上为线束的简洁和降重提供保证。下面关于某小灯系统设计原理的局部调整案例将直观的展示接线原理设计轻量化的成果。汽车灯光系统里的小灯系统是个用电器非常多的系统，包括车辆各个位置的示廓灯、示高灯、及仪表台各处开关、面板等的背光，且与雾灯等控制有关联关系。整车小灯功能输出电源下挂回路不少于30个，甚至更多（根据配置不同有变化）。原理中让更多的信号通过CAN总线传输，及控制器对信号就近采集方式会在减少传感器的使用数量的同时，也会减少整车线束中信号回路数量及缩短信号回路的长度。

（二）线束包裹材料选择轻量化

线束常用的包裹材料有：PCV胶带、PVC套管、绒布胶带、耐磨革、波纹管、耐磨布等。而这些材料的使用方式又分为：全包裹、花包、密包、间隔包等。通过这些包裹对线束进行外形约束，同时也增强线束的耐磨、隔热、降噪等特性。比如发动机线束，我们通常先对其进行PVC胶带花包，再进行波纹管外包裹。线束包裹材料是线束总成的重要组成部分，同时它也是在线束重量的组成部分，比如发动机线束，其包裹材料几乎占用线束重量的20%。如果我们能有效的改善线束布置位置的周边环境，那么就可以选择一些更轻的，无防护功能的包裹方式，从而实现线束的冬装换夏装，促进轻量化目标实现。

（三）设计验证

线束插接器按其机械性能、电气性能、环境性能需要做终端接合力、终端拔出力、振荡电流、绝缘强度、抗热老化、耐高温、耐盐雾、温度，湿度循环等相关试验，导线需要做绝缘剥离性能、绝缘耐磨强度、热压相关检查和试验。批量生产前线束总成也要完成相关试验，包括耐振动性能、耐盐雾、电压降、耐工业溶剂、耐温度和湿度循环变化性能、电性能测试试验，因客户需求、各个国家地区相关试验项目和遵循标准不同，实验要求也会有所不同。

四、结语

总之，汽车发展的智能化、轻量化给汽车线束带来了前所未有的挑战，怎样用更少更细的导线、更少更轻的插件、更少更轻的包裹材料实现线束功能的安全可靠，是我们汽车线束轻量化设计的目标。而造出更智能、更安全、更可靠、更经济、更环保的汽车产品是我们的终极目标。

参考文献：

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