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汽車研發(fā):低壓線束設(shè)計與開發(fā)!

一、前言

汽車上各用電設(shè)備之間的控制及信號傳遞靠低壓電線束網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。而汽車低壓電線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體,是汽車的“中樞神經(jīng)”,是連接電源和各個用電設(shè)備的重要部件,是傳輸能量、傳遞各種信號的載體,線束分布遍布全車,其重要性不言而喻。今天就讓漫談君與大家一起談?wù)勂嚨蛪壕€束的開發(fā)及其應(yīng)用。

二、汽車線束簡介

所謂汽車低壓線束即汽車電線束是指,在汽車內(nèi)部連接各個電氣設(shè)備之間的電線,這些電線一般是呈現(xiàn)出捆扎的狀態(tài),并且是以束狀的形態(tài)存在,所以稱之為電線束。

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結(jié)構(gòu)

通俗地講,低壓電線束由導(dǎo)線、端子、插接件和包裹膠帶、絕緣防護(hù)組成。

1)干線

電線束中兩根或兩根以上電線包扎在一起的部分。

2)支線

電線束中電線的末端沒有包扎的部分或單根電線。

3)分支點

電線束中干線與干線或干線與支線中心線的交點。

4)接點

電線與電線的連接點。

5)端子

接插件和接頭的統(tǒng)稱。

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功能

在現(xiàn)代汽車上,汽車線束特別多,電子控制系統(tǒng)與線束有著密切關(guān)系。有人曾經(jīng)打了一個形象的比喻:如果把微機(jī)、傳感器與執(zhí)行元件的功能用人體來比喻,可以說微機(jī)相當(dāng)于人腦,傳感器相當(dāng)于感覺器官,執(zhí)行元件相當(dāng)于運(yùn)動器官,那么線束就是神經(jīng)和血管了。

汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體,連接汽車的電子電器部件并使之發(fā)揮功能,沒有線束也就不存在汽車電路。目前,不管是高級豪華汽車還是經(jīng)濟(jì)型普通汽車,線束編成的形式基本上是一樣的,都是由電線、聯(lián)插件和包裹膠帶組成,它既要確保傳送電信號,也要保證連接電路的可靠性,向電子電氣部件供應(yīng)規(guī)定的電流值,防止對周圍電路的電磁干擾,并要排除電器短路。

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材料

汽車電線與普通家用電線是不一樣的。普通家用電線是銅質(zhì)單蕊電線,有一定硬度。而汽車電線都是銅質(zhì)多蕊軟線,有些軟線細(xì)如毛發(fā),幾條乃至幾十條軟銅線包裹在塑料絕緣管(聚氯乙烯)內(nèi),柔軟而不容易折斷。

汽車線束對材料的要求也非常嚴(yán)格,包括其電氣性能、材料散發(fā)性、耐溫性等等,都比一般的線束要求要高,特別是涉及到安全方面的:如方向控制系統(tǒng)、剎車這些重要組件的線束,要求更為嚴(yán)格。

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分類

按功能可分為運(yùn)載驅(qū)動執(zhí)行元件(作動器)電力的電力線和傳遞傳感器輸入指令的信號線。其中電力線是運(yùn)送大電流的粗電線,而信號線是不運(yùn)載電力的細(xì)電線(光纖維通信)。

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規(guī)格

汽車線束內(nèi)的電線常用規(guī)格有標(biāo)稱截面積0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0、6.0等平方毫米的電線(日系車中常用的標(biāo)稱截面積為0.5、0.85、1.25、2.0、2.5、4.0、6.0等平方毫米),它們各自都有允許負(fù)載電流值,配用于不同功率用電設(shè)備的導(dǎo)線。

以整車線束為例,0.5規(guī)格線適用于儀表燈、指示燈、門燈、頂燈等;0.75規(guī)格線適用于牌照燈,前后小燈、制動燈等;1.0規(guī)格線適用于轉(zhuǎn)向燈、霧燈等;1.5規(guī)格線適用于前大燈、喇叭等;主電源線如發(fā)電機(jī)電樞線、搭鐵線等要求2.5至4平方毫米電線。

三、汽車線束的設(shè)計與開發(fā)

汽車線束是汽車的“神經(jīng)系統(tǒng)”,沒有線束也就不存在汽車電路。隨著社會的發(fā)展,人們對汽車各種性能要求越來越高,汽車線束也就越來越復(fù)雜,線束也因此成為汽車故障的多發(fā)環(huán)節(jié)?,F(xiàn)在汽車線束制造廠家不再單純地做線束后期設(shè)計和制造,而是和主機(jī)廠聯(lián)合進(jìn)行同步設(shè)計和開發(fā)。

另外隨著整車用電設(shè)備的增多,留給線束的布置空間越來越小,這就要求電線束的設(shè)計必須具有更優(yōu)質(zhì)、更可靠的數(shù)據(jù)傳輸性能,同時要求節(jié)省空間,減少汽車整備質(zhì)量,要同時達(dá)到這些要求是對汽車低壓電線束一個很大的挑戰(zhàn),因此汽車低壓電線束設(shè)計的綜合性能便成為重中之重。

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設(shè)計重點

1)汽車三維布線

線束三維布置設(shè)計,要求設(shè)計工程師要對其他系統(tǒng)零部件(車身、動力、底盤、內(nèi)外飾等)有系統(tǒng)的了解,并能提出合理的要求。

整車線束的布置形式有多種,比如H、L、E、R等形式,常見的布置形式有H型、E型。

以下為部分線束與周邊零部件的間隙要求:

2)電器原理

整車電器原理是線束設(shè)計的核心依據(jù),只有保證原理圖紙準(zhǔn)確,線束設(shè)計和制造才能滿足客戶設(shè)定的目標(biāo)。

系統(tǒng)單元電路原理圖反映各個系統(tǒng)單元電路構(gòu)成、連接關(guān)系和工作原理。一張完整的系統(tǒng)單元原理圖應(yīng)從蓄電池開始到熔斷絲盒和熔斷絲盒內(nèi)的熔斷絲,經(jīng)過繼電器,經(jīng)過開關(guān)(或者控制模塊),再到用電設(shè)備,最后搭鐵,形成一個完整的來回信息。

設(shè)計原則:

  • 電器工程師提供整車各個電器系統(tǒng)的功能、電器負(fù)荷以及相關(guān)電器屬性、機(jī)械屬性等要求,根據(jù)要求討論并制定主要單元電路、電器件、零部件組成;
  • 確定電器件額定電壓、工作電壓范圍、額定功率、電壓降、負(fù)載搭鐵等;
  • 考慮額定工作電流、最大工作電流(電機(jī)堵轉(zhuǎn)狀態(tài))、脈沖(浪涌)電流、靜態(tài)耗電電流的大小。

電源分配圖用于反映整車熔斷絲和繼電器同負(fù)載之間對應(yīng)關(guān)系,用電器的取電模式?jīng)Q定了電源分配。電源分配圖一般有簡單的邏輯控制關(guān)系,圖紙簡潔明了,不需要復(fù)雜的控制關(guān)系和多余信息(插件信息、設(shè)備接線信息等)。

搭鐵是指將一個電路、設(shè)備、分系統(tǒng)與參考搭鐵連接起來,給它們提供一個等電位點或面。根據(jù)整車的布置,一般會設(shè)多個搭鐵點。搭鐵點分布在原理設(shè)計中顯得比較復(fù)雜同時也非常重要,搭鐵設(shè)計合理與否會造成信號干擾,影響到電器性能穩(wěn)定工作和整車EMC。

3)原材料選取

線束是汽車電路中連接各電器設(shè)備的接線部件,由絕緣護(hù)套、接線端子、導(dǎo)線及絕緣包扎材料等組成。線束原材料的選取直接影響到線束品質(zhì)和性能指標(biāo)。在熔斷絲盒、插接件、電線、外保護(hù)等多個方面,線束材料的選取都有不同的原則和要求。

如線束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蝕、防止千擾、降低噪聲、美化外觀的作用,一般根據(jù)工作環(huán)境和空間大小制定包扎設(shè)計方案。線束外保護(hù)的選取原則如下:

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國內(nèi)外技術(shù)對比

由于汽車行業(yè)的特殊性,汽車線束的制造過程也比其他普通線束較為特殊。制造汽車線束的體系大致分兩類:

1)以歐美國家劃分,包括中國:

使用TS16949體系來對制造過程進(jìn)行控制。

2)以日本為主:

如豐田、本田他們有自己的體系來控制制造過程。

國外的汽車工業(yè)相對較為發(fā)達(dá),尤其是在對于汽車用低壓電線束總成的設(shè)計方面有著值得借鑒的經(jīng)驗。隨著科技的進(jìn)步,技術(shù)的生命周期不斷縮短的情況下,新的技術(shù)、新的材料以及新的工藝在汽車用低壓電線束總成的應(yīng)用中占據(jù)了重要的位置,尤其是像德國、日本以及美國等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家,在汽車用低壓電線束總成的設(shè)計上有著不可比擬的優(yōu)勢。

四、結(jié)語

在電線束設(shè)計上,應(yīng)該吸收國際先進(jìn)經(jīng)驗,設(shè)計出一批符合我國汽車型號的、重量輕、體積小的電線束總成,并在此基礎(chǔ)上提高電線束總成的適應(yīng)性和工作性能的可靠性;并且最大限度的使用先進(jìn)結(jié)構(gòu)、插座與插頭的連接方式簡單的端子,提高電線束安裝的效率,盡可能的對于現(xiàn)有的總成防護(hù)體系進(jìn)行完善,保證電線束總成的安全。


在借鑒國外發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,為使我國的汽車用低壓電線束總成產(chǎn)品接近國家水平,需要不斷創(chuàng)新我國現(xiàn)有的汽車電線束產(chǎn)品。雖然在一段的時間內(nèi)還不能有效的實現(xiàn),但是可以朝著這些目標(biāo)進(jìn)行努力,促進(jìn)我國汽車行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展!

來源:汽車大漫談


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