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,汽車上的電器配置、功能也越來越多,所以連接各個
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(fù)雜,成為當代汽車故障的多發(fā)環(huán)節(jié),也因此在汽車設(shè)計和生產(chǎn)制造中受到越來越多的關(guān)注。如何提高汽車線束的綜合性能成為關(guān)注的焦點,汽車線束制造廠家不再單純地搞線束后期設(shè)計和制造,增加與汽車主機廠聯(lián)合進行前期開發(fā)已成為必然的趨勢。
汽車電線束的設(shè)計
電線束在整車中的作用是將電氣系統(tǒng)的電源信號或數(shù)據(jù)信號進行傳遞或交換,實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的功能及要求。
電線束的設(shè)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(tǒng)的功能,電氣負荷及相關(guān)的特殊要求。電器件的狀態(tài)、安裝位置、線束與電器件對接的形式。
(2)根據(jù)電氣功能及要求,繪制整車電氣原理圖及線路圖。
(3)根據(jù)電氣原理圈對每個電氣子系統(tǒng)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(jù)各子系統(tǒng)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(jù)電氣負荷確定熔斷器或斷路器;再色;根據(jù)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(jù)經(jīng)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(fā)圖,經(jīng)認可后試制、生產(chǎn)。
二維線束圖設(shè)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(jié)省空間、簡化線束、降低成本和方便檢修的作用。一般根據(jù)需要可設(shè)計成2~3個。一些新開發(fā)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(dǎo)線的選取
(1)導(dǎo)線顏色的選用依據(jù)《汽車用低壓電線的顏色》執(zhí)行。
(2)發(fā)動機周圍環(huán)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(dǎo)線。
(3)行李廂蓋上的導(dǎo)線要在低溫下保持其彈性,所以要選用冷彈性導(dǎo)線保證其正常工作。
(4)自動變速器上的導(dǎo)線一定要耐高溫、耐液壓油,其溫度穩(wěn)定性要好。
(5)弱信號傳感器要用屏蔽導(dǎo)線,例如電噴系統(tǒng)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(guān)傳感器(如碰撞傳感器)等。
(6)門內(nèi)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(jù)導(dǎo)線的截面積和通過電流的大小合理選擇插接件。
(3)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。
(4)為減少線束對接用護套的種類和數(shù)量,優(yōu)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(jù)工作環(huán)境和空間大小制定以下包扎設(shè)計方案。其選擇原則如下:
(1)發(fā)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。
(2)發(fā)動機艙線工作環(huán)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(huán)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(jù)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(qū)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(tǒng)化設(shè)計。
(6)搭鐵點設(shè)計在線束設(shè)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(xiàn);根據(jù)車型不同設(shè)計成多個接地點,搭鐵的設(shè)計應(yīng)滿足以下幾點:
A:發(fā)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(shè)備干擾,所以這些件的搭鐵點一定要單設(shè)。
B:對于安全氣囊系統(tǒng),它的接地點不僅應(yīng)單設(shè),而且為了確保其安全可靠,最好采用復(fù)式接地。其目的是其中一處接地失效,系統(tǒng)可以通過另一接地點接地,確保系統(tǒng)安全工作。
C:無線電系統(tǒng)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(jù)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(fā)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(fā)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(guān)于接地方式應(yīng)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(nèi)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(fā)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(shè)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(yīng)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(tǒng)上的線束與沒有裝在傳動系統(tǒng)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(yīng)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(guān)聯(lián)的相鄰件之間的間隙最小為6mm,除非線束已經(jīng)被固定在這個部件上,或者線束與附近的運動件之間已經(jīng)有遮擋物。
(4)線束所產(chǎn)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(guān)的橡膠堵塞功能正常,堵塞的安裝孔必須滿足相關(guān)要求。
(6)橡膠堵塞應(yīng)該設(shè)計成在小于100N安裝力情況下,就能完全裝配到鈑金孔內(nèi)。
(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(yīng)該按照以下最大安裝力來設(shè)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(yīng)維持在25mm。
線路保護設(shè)計
導(dǎo)線選取
(1)根據(jù)電器件功率的大小計算流通導(dǎo)線的電流;長時間工作的電氣設(shè)備可選擇實際載流量60%的導(dǎo)線;短時間工作的用電設(shè)備可選用實際載流量60%~100%之間的導(dǎo)線。
(2)根據(jù)不同的工作環(huán)境和溫度大小適當改變導(dǎo)線的截面積。
(3)根據(jù)導(dǎo)線的走向、插接件的數(shù)量(即電壓降的大?。┻m當改變導(dǎo)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(shè)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(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。
(2)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,這類電負荷可以根據(jù)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(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。
(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(jù)電器件的最大連續(xù)工作電流計算并確定熔斷器容量。
經(jīng)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(shè)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(yīng)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(nèi),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(yīng)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(nèi)(一般≤5s)熔斷,從而切斷電源,防止產(chǎn)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(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(fēng)扇、鼓風(fēng)機、轉(zhuǎn)向燈(閃光器)等。
供電系統(tǒng)設(shè)計
整車電氣系統(tǒng)基本上由3個部分組成。
1、蓄電池直接供電系統(tǒng)(一般稱常電)
這部分的能量是靠蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)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(fā)揮。
2、點火開關(guān)控制的供電系統(tǒng)(一般稱為IG檔)
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(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。