汽車線束設(shè)計及線束用原材料

1、汽車線束設(shè)計及線束用原材料汽車線束設(shè)計及線束用原材料2007-3-20 16:49:40【文章字體：大 中 小】 打印 收藏 關(guān)閉原作者：谷孝衛(wèi)汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，沒有線束也就不存在汽車電路。隨著人們對 汽車的安全性、舒適性、經(jīng)濟性和排放性要求的提高，汽車線束變得越來越復雜， 但車身給予線束的空間卻越來越小。因此，如何提高汽車線束的綜合性能設(shè)計便成 為關(guān)注的焦點，而且汽車線束制造廠家不再單純地搞線束后期設(shè)計和制造，和汽車 主機廠家聯(lián)合進行前期開發(fā)成為必然的趨勢。筆者根據(jù)幾年來從事線束設(shè)計和制造 的經(jīng)驗，談?wù)劸€束的一般設(shè)計流程和設(shè)計原則。一、整車電路設(shè)計（一）電源分配設(shè)計汽車的供電系統(tǒng)

2、設(shè)計是否合理，直接關(guān)系到汽車電器件的正常工作與否和全車 的安全性，因此世界各國的汽車線束設(shè)計出發(fā)點基本都是以安全為主。整車電氣系 統(tǒng)基本上由3個部分組成。蓄電池直接供電系統(tǒng)（一般稱常電或 30電）。這部分的電源所接負載一般都是 汽車的安全件或重要件，主要目的是在為這些件提供電能時盡量少的加以控制，確 保這些件即使汽車發(fā)動不起來也能短暫正常工作，以方便到站點維修等。如：發(fā)動 機ECU及發(fā)動機傳感器的工作電源、燃油泵的工作電源、ABS空制器的電源、診斷接口電源等。點火開關(guān)控制的供電系統(tǒng)（一般稱為 IG檔或巧電）。這部分電器件基本上是在 發(fā)動機工作運轉(zhuǎn)的情況下才使用，取自發(fā)電機的電源，避免了為蓄電池

3、充電時爭電源的可能性。如：儀表電源、制動燈電源、安全氣囊電源等。發(fā)動機起動時卸掉負載的電源（一般稱為 ACC電源）。這部分電器件一般所帶 的負載較大，且在汽車起動時不必工作。一般有點煙器電源、空調(diào)電源、收放機電 源、刮水器電源等。（二）線路保護設(shè)計線路保護就是要對導線加以保護，兼顧對回路電器件的保護。保護裝置主要有 熔斷器、斷路順和易熔線。1 .熔斷器的選取原則發(fā)動機ECU ABS等對整車性能及安全影響大，另外，易受其他用電設(shè)備干擾的 電器件必須單設(shè)熔斷器。發(fā)動機傳感器、各類報警信號燈和外部照明燈、喇叭等電器件對整車性能及安 全影響也較大，但該類電負荷對相互間的干擾并不敏感。因此，這類電負荷可

4、以根 據(jù)情況相互組合，共同使用一個熔斷器。對于為增加舒適性而設(shè)置的普通電器件類的電負荷可以根據(jù)情況相互組合，共 同使用一個熔斷器。熔斷器分快熔式和慢熔式?？烊凼饺蹟嗥鞯闹饕考羌氬a線，其中片式熔斷 器結(jié)構(gòu)簡單、可靠性和耐振好、易檢測，所以被廣泛采用；慢熔式熔斷器實際上是 錫合金片，這種結(jié)構(gòu)的熔斷器一般串接到感性負載的電路中，如電機電路。電阻型的負載與電感型的負載盡量避開使用同一個熔斷器。一般根據(jù)電器件的最大連續(xù)工作電流計算并確定熔斷器容量，可按經(jīng)驗公式： 熔斷器額定容量=電路最大工作電流+ 80% （或70% 。2 .斷路器斷路器最大的特點是可恢復性，但其成本較高，使用較少。斷路器一般都是熱

5、 敏機械裝置，它利用兩種金屬的不同熱變形，使觸點開閉或自行接通。新型的斷路 器，使用PTC固體材料作為過流保護元件，它是一種正溫度系數(shù)的電阻，根據(jù)電流 或溫度的高低斷開或接通。這種保護元件的最大優(yōu)勢是當故障排除后能自動接通， 不需人工調(diào)節(jié)和拆換。3 .易熔線易熔線的特點是當線路通過極大的過載電流時，易熔線能在一定的時間內(nèi)（一 般W5s）熔斷，從而切斷電源，防止產(chǎn)生惡性事故。易熔線也是由導體和絕緣層構(gòu) 成，絕緣層一般為氯磺化聚乙烯材料，因為絕緣層較厚，所以看。起來比同規(guī)格的 導線粗。易熔線一般接在蓄電池直接引出的電路中。 易熔線的常用的公稱截面有 0.3mn2、 0.5mm2、0.75mm、1.

6、0mm2、1.5mm2,甚至還有8mrm$更大截面的易熔線。易熔線的 導線線段長度分為（50±5） mm （100±10） mm （150 ±15） mrm中。易熔線應有明顯的標志，當其熔斷后，其標志仍應存在以便于更換。易熔線的 熔斷特性如表1所示。壺1期姐看的影斯協(xié)處友 nRM蝴垠柿，加儲0305 G75113母加:電飛星奧色定你 打童i/堀喃也施,（蛇輪ZAISO 100C5（三）繼電器的選取設(shè)計繼電器分為電流式和電壓式 2種。一般根據(jù)用電器的功率和開關(guān)的承載能力來 決定是否選用繼電器。常用繼電器的設(shè)備一般有刮水器、喇叭、除霜、前照燈、霧 燈、風扇、鼓風機、轉(zhuǎn)

7、向燈（閃光器）等。繼電器分6V、12V、24V3種，常用的繼電器額定電壓為12V。選用繼電器要參考的技術(shù)要求：可靠性好；性能穩(wěn)定；質(zhì)量輕、體積小、壽命長，對周圍元器件影響小；結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、成本低。（四）搭鐵分配設(shè)計原則發(fā)動機ECU ABS等對整車性能及安全影響大，且易受其他用電設(shè)備干擾，所以 這些件的搭鐵點一定要單設(shè)。對于安全氣囊系統(tǒng)，它的搭鐵點不僅應單設(shè)，而且為了確保其安全可靠，最好 采用復式搭鐵。其目的是其中一處搭鐵失效，系統(tǒng)可以通過另一搭鐵點搭鐵，確保 系統(tǒng)安全工作。無線電系統(tǒng)為避免干擾，也要單獨搭鐵。弱信號傳感器的搭鐵最好獨立，搭鐵點最好是在離傳感器較近的位置，以保證 信號的真實

8、傳遞。其他電器件可根據(jù)具體布置情況相互組合共用搭鐵點。原則是就近搭鐵，避免 搭鐵線過長，造成不必要的電壓降。蓄電池負極線、發(fā)動機搭鐵線等因?qū)Ь€截面較大，因此一定要控制好線長和走 向，減小電壓降；為增加安全性，發(fā)動機、車身一般要單獨連到蓄電池負極搭鐵；搭鐵方式：一是通過孔式接頭搭鐵，此法一定要在接頭的尾部烤上熱縮管絕緣; 二是通過內(nèi)部短接的護套直接搭鐵。二、線束三維布局走向設(shè)計此流程主要是模擬仿真不同區(qū)域的線束走向、直徑，考慮線束過孔的密封和保 護，模擬線束的固定孔位和固定方式等，如圖 1所示。三維布線用的主要軟件有 PRO-E U的 CATIA等。端門姓的走河中固定電近違的正兩可固定塔再就球穿

9、孔號】般親的固定扎他相起定方式三、插接件的選取設(shè)計插接件是線束的核心部件，插接件的性能直接決定著線束整體的性能，而且對 全車的電器穩(wěn)定性、安全性起著決定性的作用。（一）插接件的選取設(shè)計原則插接件選取要保證與電器件的良好接觸，使接觸電阻降為最低，提高可靠性， 優(yōu)先選用雙彈簧式壓緊結(jié)構(gòu)的插接件。根據(jù)導線的截面積和通過電流的大小合理選擇插接件。發(fā)動機艙內(nèi)對接的護套，由于艙內(nèi)溫度、濕度偏大且存在著很多腐蝕性氣體和 液體，因此一定要選擇防水性護套。在同一條線束中若用同一種護套，其顏色一定要有區(qū)別。基于汽車外觀的整體協(xié)調(diào)性，在發(fā)動機艙中應優(yōu)先選用黑色或深色的護套。為減少線束對接用護套的種類和數(shù)量，優(yōu)先選用

10、混合型件，使裝配固定方便。對于要求性能較高的安全氣囊、 ABS ECIHI用的端子插接件，應優(yōu)先選用鍍金 件以保證安全可靠性。蓄電池接頭（電瓶夾）內(nèi)部為錐體，錐度為 1:9 ;電瓶夾的材料為鍍錫銅、鍍 鋅銅或鉛睇合金。不同規(guī)格的插接件可承載的電流一般如下：1系列，10A左右；2.2或3系歹 20A左右；4.8系列，30A左右；6.3系列，45A左右；7.8或9.5系列，60A左右（二）插接件原材料（材質(zhì)）性能分析1 .護套材質(zhì)（塑料件）常用的材質(zhì)主要有PA6 PA66 ABS PBK pp等，筆者總結(jié)了它們的具體性能 差異，見表2。設(shè)計插件時可根據(jù)不同的需求選擇不同的材質(zhì)，還可根據(jù)實際情況 在

11、塑料中添加阻燃或增強材料， 以達到增強或阻燃的目的,如添加玻璃纖維增強等。 IE Hl臚國的魅的急鼻提 apnumFT1千FAtt不a不號HRS看*曉城鼻作£時*tK號坤志 a A. W招母卷* 罪如理一漏 部處暮.北整身慢. 二抵蹌也超制就總M. *我和值 Jfc,幀牝性工交工.銀 信總施裂.stt 丸火.儡迪算 茂依就瓠宣1 £* 5 1 健柞處g ar itM里出任曲#fl *赭*血 aN*l|. ft 寸的宜也H. 地地母仲* *7粗顯嶺罐 e,時序，m 龜竽朝科+。 和壯的出 n.黃界總 咫砧鼻性, 徉1S穹和彩碑 ，卜科渡、漉ft 帶飛日彼*1代岬嗝 rt 津朝

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13、摩擦導線；行李廂蓋上的導線要在低溫下保持其彈性，所以要選用冷彈性導線保 證其正常工作；自動變速器上的導線一定要耐高溫、 耐液壓油，其溫度穩(wěn)定性要好; 弱信號傳感器要用屏蔽導線，例如爆震傳感器和曲軸位置傳感器、ABSft速傳感器 等；門內(nèi)線耐彎曲性要求高等。汽車線束常用的導線通常使用多股絞合銅導線，絕緣皮為PVC絕緣材料。線束用導線要有耐溫、耐油、耐磨、防水、防腐蝕、抗氧化、阻燃等特性。汽車線束常用的導線種類有日標（AVSSI）、國標（QVR、德標（FLRY、 美標等幾大系列。AVSS（AVS導線的特點是薄皮絕緣，柔韌性較好；QVR勺特點是絕緣皮厚，比較柔軟，延展性好；德標導線絕緣皮更薄，柔韌性

14、好；美標導線絕緣 皮一般為熱塑性或熱固性彈性體，還有經(jīng)過輻照工藝加工的?？筛鶕?jù)用戶的需求和 不同的工作環(huán)境選取適當類型的導線。（二）計算選取導線截面積根據(jù)電器件功率的大小計算流通導線的電流；長時間工作的電氣設(shè)備可選擇實 際載流量60%勺導線；短時間工作的用電設(shè)備可選用實際載流量60%-100臉間的導線。根據(jù)不同的工作環(huán)境和溫度大小適當改變導線的截面積。根據(jù)導線的走向、插接件的數(shù)量（即電壓降的大?。┻m當改變導線的截面積。關(guān)于導線截面積的計算，也有一些專家總結(jié)出一些經(jīng)驗公式：I=P/UsA=I p L/Ud式中：I 電流；P功率；Us系統(tǒng)電壓；A導線截面積；Ud允 許最大電壓降損失；p 銅電阻率；

15、L導線長度?；虬聪旅娼?jīng)驗公式：I=AX 10+8/2允許流通電流與導線截面積關(guān)系經(jīng)驗理論值（比按上面公式計算值偏大）如表 3所示。黑*允德螳通用肥與算也極面般美國疑掘以心50 7511346薄79 5LI5 14 5 192333456312161924 5242二 3105五、全車線束密封件（橡膠件）的設(shè)計汽車線束過孔時一般運用橡膠件進行過渡，以起到耐磨、防水、密封等作用。主要分布在以下部位：發(fā)動機與駕駛室接口處、前艙與駕駛室接口處（左右共2處）、 四門（或有后背門）與車廂接口處、油箱進口處。常用的材質(zhì)一般為天然橡膠、氯丁膠、硅橡膠、三元乙丙等。天然橡膠的特性：具有良好的彈性和機械強度，有優(yōu)

16、異的耐曲撓性，有較高的 撕裂強度和良好的耐寒性。缺點：耐老化性不大好，不耐油和臭氧，易燃。氯丁膠的特性：耐臭氧、耐熱老化、耐油等性能較好，具有難燃性和自熄性； 但耐低溫性不好。硅橡膠的特性：耐熱性、耐寒性和耐侯性較好；缺點是不耐油。三元乙丙的特 性：耐侯性、耐臭氧、耐熱、耐腐蝕性、耐酸堿等性能都較好，而且擁有高強度和 高伸縮率；缺點：粘接性較差，且彈性沒天然橡膠好，耐油性差。比較而言，三元乙丙的綜合性能較好，所以現(xiàn)在汽車線束用橡膠件一般選用三 元乙丙材料。六、全車線束包扎和固定設(shè)計（一）線束包扎設(shè)計線束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蝕、防止干擾、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

17、小制定以下包扎設(shè)計方案。發(fā)動機線束工作環(huán)境惡劣，因此全用高阻燃性、防水、機械強度高的波紋管包扎。前艙線工作環(huán)境也相對較差，大部分枝干也用阻燃性好的波紋管包扎，部分分 支用PVCt包扎。儀表線工作空間較小，環(huán)境相對較好，可用膠帶全纏或花纏。門線和頂篷線工作空間較小，可用膠帶全纏，部分枝干可用工業(yè)塑料布包扎； 較細的頂篷線可直接用海綿膠帶粘在車身上。底盤線因與車體接觸部位較多，因此用波紋管包扎防止線束磨損。（二）包扎用原材料的性能分析1 .波紋管波紋管在線束包扎中一般占到 60批右，甚至更多。主要的特點就是耐磨性較 好，在高溫區(qū)耐高溫性、阻燃性、耐熱性都很好。波紋管的耐溫在-40-150 C間。它的材質(zhì)一般分PP和PA2種。PA材質(zhì)在阻燃、耐磨方面優(yōu)于 PP材質(zhì)；但PP材質(zhì) 在抗彎曲疲勞性方面強于 PA材質(zhì)。2 . PVC管PVCff的功用和波紋管差不多。PVCff柔軟性和抗彎曲變形性較好, 而且PVCt 一般為閉口，所以PVCS主要用于線束拐彎的分支處,以便使導線圓滑過渡。 PVC 管的耐熱溫度不高，一般在 80c以下。3 .膠帶膠帶在線束中起到捆扎、耐磨、絕緣、阻燃、降噪、作標記等作用，在包扎材 料中一般占到30批右。線束用膠帶一般分PVC膠帶、氣絨布膠帶和布基膠帶 3種。 PVC膠帶耐磨性、阻燃T*較好；耐溫在 80 c左右，降噪性不好，價格較便宜。