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汽車線束設計原則

日期:2019-12-12 14:20:40
汽車線束是汽車電路的網絡主體,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、經濟性和排放性要求的提高,汽車上的電器配置、功能也越來越多,所以連接各個電器件的線束也越來越復雜,成為當代汽車故障的多發環節,也因此在汽車設計和生產制造中受到越來越多的關注。如何提高汽車線束的綜合性能成為關注的焦點,汽車線束制造廠家不再單純地搞線束后期設計和制造,增加與汽車主機廠聯合進行前期開發已成為必然的趨勢。



汽車電線束的設計?

電線束在整車中的作用是將電氣系統的電源信號或數據信號進行傳遞或交換,實現電氣系統的功能及要求。


電線束的設計流程和制造流程?

(1)由電氣布置工程師提供整車電氣系統的功能,電氣負荷及相關的特殊要求。電器件的狀態、安裝位置、線束與電器件對接的形式。

(2)根據電氣功能及要求,繪制整車電氣原理圖及線路圖。?

(3)根據電氣原理圈對每個電氣子系統及回路進行能源分配,其中包括電源的搭鐵線,以及接地點的分配。

(4)根據各子系統電氣件的分布情況,確定線束的布線形式,每根線束連接的電器件及在汽車上的走向;確定線束的外保護形式及過孔的保護;根據電氣負荷確定熔斷器或斷路器;再色;根據電器件本身的接插件確定線束上與其對接的端子和護套的型號。

(5)繪制二維線束圖和三維線束布置圖。

(6)根據經核準的三維線束布置圖,校核二維線束圖,二維線束圖準確無誤方可發圖,經認可后試制、生產。

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二維線束圖設計要點?

配電盒?

配電盒(保險和繼電器)是整車電氣的核心,起到分配負荷、集中供電、節省空間、簡化線束、降低成本和方便檢修的作用。一般根據需要可設計成2~3個。一些新開發車型的配電盒已兼有電子控制的功能;并且無觸點、無保險絲的中央控制盒也將越來越有市場。

導線的選取?

(1)導線顏色的選用依據《汽車用低壓電線的顏色》執行。

(2)發動機周圍環境溫度高,腐蝕性氣體和液體也很多。因此,一定要使用耐高溫、耐油、耐振動、耐摩擦導線。?

(3)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。?

(4)自動變速器上的導線一定要耐高溫、耐液壓油,其溫度穩定性要好。?

(5)弱信號傳感器要用屏蔽導線,例如電噴系統中的傳感器、CAN回路、ABS中的輪速傳感器;收音機的SPEAKER回路、安全氣囊中的相關傳感器(如碰撞傳感器)等。?

(6)門內線耐彎曲性要求高等。??

插接件的選用

(1)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。?

(2)根據導線的截面積和通過電流的大小合理選擇插接件。???

(3)發動機艙內對接的護套,由于艙內溫度、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,其顏色一定要有區別。

(4)為減少線束對接用護套的種類和數量,優先選用混合型件,使裝配固定方便。對于要求性能較高的安全氣囊、ABS、ECU等用的端子插接件,最好選用鍍金件以保證安全可靠性。

線束包扎方式

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,一般根據工作環境和空間大小制定以下包扎設計方案。其選擇原則如下:?

(1)發機線束工作環境惡劣,因此全用高阻燃性、防水、機械強度高的波紋管包扎。

(2)發動機艙線工作環境也相對較差,大部分枝干也用阻燃性好、耐高溫的波紋管包扎,部分分支用PVC管包扎。?

(3)儀表線工作空間較小,環境相對較好,可用膠帶全纏或花纏。

(4)門線和頂篷線工作空間較小,可用膠帶全纏;較細的頂篷線可直接用海綿膠帶粘在車身上。

(5)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。?

三維布線圖繪制要點

(1)根據各個電器件的位置不同,確定三維布線的形式,目前國際上通用的布線形式一般為E型和H型。?

(2)模擬仿真不同區域的線束直徑。?

(3)考慮線束過孔的密封與保護。?

(4)線束的固定孔位與固定形式確定。?

(5)理論上講,一根線束連接所有的電器件是最合理的,但實際裝車時是根本做不到的,所以線束要合理分塊,在方便裝配的情況下,盡量采用系統化設計。?

(6)搭鐵點設計在線束設計中是很重要的,否則會造成信號干擾,影響某些電器的功能實現;根據車型不同設計成多個接地點,搭鐵的設計應滿足以下幾點:?

A:發動機ECU、ABS裝置等對整車性能及安全影響大、而且易受其他用電設備干擾,所以這些件的搭鐵點一定要單設。

B:對于安全氣囊系統,它的接地點不僅應單設,而且為了確保其安全可靠,最好采用復式接地。其目的是其中一處接地失效,系統可以通過另一接地點接地,確保系統安全工作。

C:無線電系統為避免干擾,也要單獨接地。?

D:弱信號傳感器的接地最好獨立,接地點最好是在離傳感器較近的位置,以保證信號的真實傳遞。?

E:其他電器件可根據具體布置情況相互組合共用接地點。原則是就近接地,避免接地線過長,造成不必要的電壓降。??

F:蓄電池負極線、發動機搭鐵線等因電線截面較大,因此一定要控制好線長和走向減小電壓降;為增加安全性,一般發動機、車身都要單獨連到蓄電池負極搭鐵。?

G:信號地和功率地不能鉚接接地,必須分開對待。??


關于接地方式應注意以下幾點:?

A:是通過孔式接頭接地,此法一定要在接頭的尾部烤上熱縮管絕緣。?

B:是通過內部短接的護套直接接地。

為了保證起動時減少線路接觸壓降,蓄電池極樁夾頭、車架與發動機機體都接上大截面積的搭鐵線,并將接觸部位徹底除銹、去漆、擰緊,蓄電池線的搭鐵端最好把搭鐵片直接注塑保護。因此,搭鐵在線束安裝工藝上非常重要。我們對搭鐵點的處理很簡單,在大梁和車身未噴漆前先打上螺母,待從涂裝車間出來后卸下螺母,基本上能保證搭鐵點金屬充分外露。最后有少許油漆或污物則用砂紙打磨。?


線束設計過程中除要按上述流程進行外。還有很多涉及原則必須考慮。?

(1)所有布置在運動件附近的線束,應該至少有50mm間隙要求。在線束最大的裝配公差條件下,安裝在傳動系統上的線束與沒有裝在傳動系統上的零件之間的間隙至少為19mm,在線束最大的裝配公差條件下,在其它操作條件下,這個間隙是為了保證運動件/總成的運動的整個范圍。?

(2)兩個相對運動件之間的線束必須被固定在每個部件上,并且線束的連接長度應該是比這兩個零件的最大更換距離大25mm以上。?

(3)線束與線束不關聯的相鄰件之間的間隙最小為6mm,除非線束已經被固定在這個部件上,或者線束與附近的運動件之間已經有遮擋物。?

(4)線束所產生的噪聲到駕駛員座椅頭枕處,不能大于50dB,頻率50~15000Hz。?

(5)為了保證線束上相關的橡膠堵塞功能正常,堵塞的安裝孔必須滿足相關要求。?

(6)橡膠堵塞應該設計成在小于100N安裝力情況下,就能完全裝配到鈑金孔內。?

(7)需要手工裝配,要壓入座椅的線束固定件,以及那些有線夾插入的孔及槽,應該按照以下最大安裝力來設計;對用手指壓裝的固定件,操作力為45N;對用手工壓裝的固定件,操作力為75N。?

(8)線束分支必須有足夠的松弛(在線束最小長度條件下大于25mm),使他們不用給連接的傳感器或者其它增加負載。

(9)為了阻止接地片破壞主干上的任何線束,裝車時線束主干上的接地片到線束主干的最小間隙應維持在25mm。??


線路保護設計??

導線選取

(1)根據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備可選擇實際載流量60%的導線;短時間工作的用電設備可選用實際載流量60%~100%之間的導線。

(2)根據不同的工作環境和溫度大小適當改變導線的截面積。???

(3)根據導線的走向、插接件的數量(即電壓降的大小)適當改變導線的截面積。?


整車線路保護裝置的確定?

為了保護汽車的線路和各種電氣設備,需要使用各種保護裝置,主要有熔斷器、斷路器和易

熔線。這些保護裝置在線路短路時立即熔斷,防止線束燒壞,起到保護電氣部件的作用。?
熔斷器的選取原則??
(1)發動機ECU、ABS等對整車性能及安全影響大。另外,易受其他用電設備干擾的電器件必須單設熔斷器。??
(2)發動機傳感器、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,這類電負荷可以根據情況相互組合,共同使用一個熔斷器。??
(3)對于為增加舒適性而設置的普通電器件類的電負荷可以根據情況相互組合,共同使用一個熔斷器。
(4)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。??
一般根據電器件的最大連續工作電流計算并確定熔斷器容量。?
經驗公式:熔斷器額定容量=電路最大工作電流÷80%(或70%)?
熔斷器不僅要保護線束還要保護用電設備,因此選取熔斷器的容量值也不要太高。?
斷路器
斷路器是一種熱敏機械裝置,前照燈電路應使用斷路器,而不宜使用熔斷器。因斷路器在電路斷開后能自動接通,在意外情況下還能在短時間內,短時或間斷地保護前照燈的工作。還有一些電路,如電動座椅、門鎖、車窗等,由于其受機械負載的影響,容易造成較大的電流波動,也應使用斷路器。?
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(一般≤5s)熔斷,從而切斷電源,防止產生惡性事故。易熔線一般接在蓄電池直接引出的電路中。
繼電器
繼電器分為電流式和電壓式兩種。一般根據用電器的功率和開關的承載能力來決定是否選用繼電器。常用繼電器的設備一般有刮水器、喇叭、除霜、前照燈、霧燈、風扇、鼓風機、轉向燈(閃光器)等。????
供電系統設計
整車電氣系統基本上由3個部分組成。???
1、蓄電池直接供電系統(一般稱常電)?
這部分的能量是靠蓄電池的電化學反應產生的電能供用電器使用。??
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部件提供電能時盡量少地加以控制,確保蓄電池的性能正常發揮。
2、點火開關控制的供電系統(一般稱為IG檔)?
這部分電器件基本上是在發動機工作運轉的情況下才使用,取自發電機的電源,避免了為蓄電池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。???
3、發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、空調電源、收放機電源、刮水器電源等。



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