線束系統(tǒng)作為汽車神經(jīng)，充當(dāng)著聯(lián)系中央控制部件和汽車各用電器的重任，線束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到車輛的安全性。隨著汽車市場(chǎng)的日益火爆，電子電氣行業(yè)的快速發(fā)展，汽車電子電器的迅猛增加，加上人們對(duì)汽車安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性和排放要求的提高，線束在汽車上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，汽車線束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得更為重要和嚴(yán)格。

一、設(shè)計(jì)流程

線束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)工程，講究循序漸進(jìn)，圖1是汽車線束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程。

圖1 汽車線束系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

二、布置原則

2.1 前期規(guī)劃

在整車概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，就要融入線束的整體布置意識(shí)，做好前期策劃。蓄電池、保險(xiǎn)盒、中央控制部件最好能集中布置，不僅可以節(jié)約主干線束成本，減少整車整體質(zhì)量，提高線束布置美感，還能大大降低火燒車風(fēng)險(xiǎn)率。

2.2 模塊化

應(yīng)根據(jù)整機(jī)功能與特點(diǎn)做到線束系統(tǒng)的模塊化，方便拆裝，便于維修，節(jié)省車輛保養(yǎng)與維修時(shí)間。圖2是一款乘用車的線束系統(tǒng)的三維布線圖，共分為發(fā)動(dòng)機(jī)線束、起動(dòng)電纜線束、前部線束、儀表線束、頂燈線束、左前門線束、左中門線束、右前門線束、右中門線束、尾門線束、底盤線束11個(gè)模塊。

圖2 一款乘用車線束系統(tǒng)三維布線圖

2.3 布置環(huán)境

線束布置時(shí)應(yīng)盡量避開銳邊、高溫、油路、水管、運(yùn)動(dòng)部件區(qū)域，保證布置可靠性。若不能避開，則需采取相應(yīng)的保護(hù)措施。如發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)線束應(yīng)充分考慮發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)、排氣歧管周圍的熱輻射問(wèn)題，每200mm必須設(shè)定一固定點(diǎn)，距離熱源應(yīng)不小于100mm，線束與熱源之前附加隔熱罩，導(dǎo)線束外用耐高溫波紋管包扎。而車門線束應(yīng)著重考慮過(guò)孔、密封、裝配因素等,過(guò)孔時(shí)采用塑膠保護(hù)套，防止線束因磨損造成的功能失效；盡量布置在車門干側(cè)，防止漏水對(duì)線束產(chǎn)生的影響；用盡量少得卡扣來(lái)固定盡量多的線束，減少在車身上的開孔和裝配復(fù)雜性。

2.4 防電磁干擾

在電磁干擾強(qiáng)烈或者信號(hào)敏區(qū)域，要注意對(duì)線束增加防磁保護(hù)，設(shè)置導(dǎo)線為雙絞線或屏蔽線，如CAN總線。由于汽車內(nèi)部電控部件對(duì)CAN總線產(chǎn)生干擾，使其處于從低頻到高頻變化的外部電磁環(huán)境中，因此對(duì)CAN總線的抗干擾能力提出了更高的要求 。作為數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)腃AN總線，保證其良好的抗電磁干擾特性尤其重要。

2.5 搭鐵設(shè)計(jì)原則

汽車電器故障大多是因?yàn)榇铊F失效引起的，通常是搭鐵接觸不良或搭鐵線斷路。因此，汽車電路中各電器設(shè)備搭鐵點(diǎn)的設(shè)計(jì)，要根據(jù)用電設(shè)備的性質(zhì)、功能進(jìn)行合理的布置，以保證汽車上各電器設(shè)備的良好工作狀態(tài)。

（1）對(duì)整車性能及安全影響大并且易受其他用電器干擾的用電器的搭鐵點(diǎn)一定要單獨(dú)設(shè)立，如發(fā)動(dòng)機(jī)、ECU、ABS等；弱信號(hào)傳感器或易受干擾的用電器要單獨(dú)設(shè)立搭鐵點(diǎn)，盡量使其電氣回路最短，確保信號(hào)的真實(shí)傳遞，如音響等無(wú)線電系統(tǒng)；大電流用電器搭鐵點(diǎn)也要單獨(dú)設(shè)立，保證回路就近搭鐵，縮短回路長(zhǎng)度，減小電壓降、電磁干擾，即安全又經(jīng)濟(jì)。

（2）為了提高汽車上關(guān)鍵、影響人身安全的用電設(shè)備可靠性，采用復(fù)式搭鐵，如安全氣囊系統(tǒng)，確保其準(zhǔn)確及時(shí)工作。

（3）一般用電器可根據(jù)其三維布置位置、環(huán)境，選擇性的共用搭鐵，減小裝配復(fù)雜性和材料成本。

三、二維線束圖設(shè)計(jì)

3.1 二維圖設(shè)計(jì)概述

由汽車傳感器、執(zhí)行器、中央控制部件等界面控制文件的數(shù)據(jù)參數(shù)及汽車電路原理圖進(jìn)行線束部件的選擇，再結(jié)合三維布線圖完成二維線束圖。二維線束圖主要面向調(diào)試和維修，要詳細(xì)包含：線束的固定方式、固定位置，包扎方式；局部特殊保護(hù)措施；插接器型號(hào)及廠家；線束零件號(hào)，線束版本；每個(gè)回路導(dǎo)線的種類、線徑、顏色、回路起始與終止端位置；線束技術(shù)要求等。應(yīng)保證線束有足夠的裕量，避免讓線束承受拉力或張力。鑒于線束是汽車部件中的變形件，其實(shí)際長(zhǎng)度及分支位置還要經(jīng)過(guò)實(shí)車實(shí)配測(cè)量驗(yàn)證。

3.2 線路顏色和線路標(biāo)注

隨著汽車電器增多，導(dǎo)線數(shù)量不斷增加，為便于維修，低壓導(dǎo)線常以不同顏色來(lái)區(qū)分。電線顏色有單色和雙色兩種，單色最優(yōu)，雙色次之，電線顏色的標(biāo)注采用顏色代號(hào)表示，雙色標(biāo)注中第一位為主色，第二位為輔助色。各種汽車電器的搭鐵線應(yīng)用黑色電線，黑色電線除作搭鐵線外，不作其它用途。因各個(gè)用電器的電源線總量較多，一般選用紅色為主色的雙色線。具體參考表1和表2。在實(shí)際制作圖紙時(shí)，考慮到線束數(shù)量和制作準(zhǔn)確性，可以直接使用Excel和Solid Edge生成電氣回路表。

3.3 導(dǎo)線截面積選擇

一般12V電源線路的允許電壓降不大于1V，導(dǎo)線截面積的計(jì)算可按如下公式：

S= IρL/U

式中：S—導(dǎo)線截面積，mm2；I—流過(guò)導(dǎo)線的電流，A；ρ—導(dǎo)線電阻率，一般取值0.0185?·mm2/m；L—導(dǎo)線長(zhǎng)度，m；U—導(dǎo)線允許的電壓降。應(yīng)當(dāng)指出，導(dǎo)線線徑越大，能通過(guò)的電流越大，導(dǎo)線束越不易燒壞，線束的安全系數(shù)越高，但是線徑越大，線束的成本就越高，且不利于汽車的輕量化。圓整后的導(dǎo)線截面積大小還應(yīng)該考慮電壓降、導(dǎo)線扎束后發(fā)熱和機(jī)械強(qiáng)度、成本等因素，一般導(dǎo)線面積不應(yīng)小于0.5mm2。不同的導(dǎo)線種類其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)值也有所差別，具體參照表3。

3.4 插接器的選擇

（1）車輛線束系統(tǒng)要盡量使用最少量的插接器以提高可靠性。插接器之間會(huì)因震動(dòng)、摩擦、鍍層氧化、進(jìn)水等因素出現(xiàn)接觸不良，也存在因人為原因?qū)е碌碾姎夤δ茏钄唷?/p>

（2）插接器的好壞直接影響線束的整體性能。對(duì)于插接器的選取首先要保證其接觸良好，可靠性好，在選擇時(shí)還應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線數(shù)量、線路電流大小、布置空間等限制條件選用合適的插接器。插接器端子材質(zhì)一般選用黃銅，鍍層則根據(jù)具體的對(duì)接端用電設(shè)備端子鍍層來(lái)選擇，無(wú)特殊要求，一般選用鍍錫。隨著汽車的智能化，插接器數(shù)量、種類也日趨上升，給維修和裝配造成了很多不便，插接器的統(tǒng)一化將成為今后發(fā)展趨勢(shì)。

四、設(shè)計(jì)驗(yàn)證

線束插接器按其機(jī)械性能、電氣性能、環(huán)境性能需要做終端接合力、終端拔出力、振蕩電流、絕緣強(qiáng)度、抗熱老化、耐高溫、耐鹽霧、溫度/濕度循環(huán)等相關(guān)試驗(yàn)，導(dǎo)線需要做絕緣剝離性能、絕緣耐磨強(qiáng)度、熱壓相關(guān)檢查和試驗(yàn)。批量生產(chǎn)前線束總成也要完成相關(guān)試驗(yàn)，包括耐振動(dòng)性能、耐鹽霧、電壓降、耐工業(yè)溶劑、耐溫度和濕度循環(huán)變化性能、電性能測(cè)試試驗(yàn)，因客戶需求、各個(gè)國(guó)家地區(qū)相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目和遵循標(biāo)準(zhǔn)不同，實(shí)驗(yàn)要求也會(huì)有所不同。

結(jié)束語(yǔ)

汽車發(fā)展的智能化、輕量化給汽車線束帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)，從電氣原理圖到二維線束圖，從設(shè)計(jì)理念到線束設(shè)計(jì)完成，都要有理有據(jù)，線束相關(guān)部件的選擇和匹配都要嚴(yán)格計(jì)算和校核，做好線束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，讓線束失效不再成為汽車故障的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

審核編輯 ：李倩