汽车线束设计策略及原材料选用方法

摘要：随着电气电子技术在整车上的广泛应用，汽车电气也越来越受到整车厂及广大消费者的关注与重视。而随着整车电气模块的越来越多，对整车线束也提出了更高的要求，线束回路越来越多，线束系统也越来越复杂。在设计匹配整车线束时，不仅要充分计算校核各回路导线、保险、开关及电器件的匹配情况，还需详细完备的通过试验测试每个线束回路工作状况，检验整车线束匹配的合理性及安全性。线束回路设计的不够合理，轻则导致电器件功能失效或故障影响功能使用甚至行车安全，重则因电器件或线路的烧蚀而引起整车失火。因而本文首先分析了汽车线束设计的原则，然后重点介绍了线束产品设计中原材料设计选用。

关键词：线束设计；原则；原材料选型

1、汽车线束设计原则及原材料选用方法

1.1二维线束安全设计

(1)在插件进行选型时所有的插件接必须具有有效固定，保证插件的稳定，消除插件动量造成的端子间的虚接、瞬断，同样也需考虑消除插件根部线束的耐久疲劳；(2)线束原则上均需要包扎，在环境条件比较恶劣的布置位置，比如发动机舱需要使用波纹管保护；条件较好的驾舱等部位可以使用布基胶带、pvc胶带全缠、花缠；在可活动部位，比如车门、侧围内部同样需要考虑降噪，可以采用绒布胶带。(3)线束主干分支同样也不允许出现无固定情况，需要根据不同位置、环境设计选择线束扎带；(4)线束在穿越干湿区交接部分需要使用胶套连接，防止外界的液体进入干区。胶套的使用通常有两种情况：一种是固定位置，比如防火墙线束的连接，此类胶套只需根据钣金的厚度、安装的位置保证防水和安装性即可；另一种情况为可动位置的胶套，比如门线束同车身的连接位置，此类胶套还需考虑门运动机构的包络面不会同胶套产生干涉，避免出现磨损失效情况。(5)车辆电源位置的端子线束需要有保护，防止正极与车身金属零部件接触，造成电打火，引起火灾。

    1.2三维线束安全设计

1.2.1线束定位设计选择

 (1)线束主干线上各分支间距不小于100mm。(2)线束相邻固定点间间距要求200mm～300mm。(3)线束在拐弯处或有发生相对运动的部件间不应拉得太紧，应留有运动余量。(4)尽量避免振动对线束的影响，要充分考虑振动要求，要在最大振动幅值的基础上再加上10mm的余量。(5)线束的连接位置应远离燃油管路和制动拉索。

1.2.2线束间距设计选择

    (1)线束与光滑表面相邻时，线束在有定位情况下，可与光滑表面接触；(2)线束与锐边相邻时，必须保证线束具有有效定位点，二者不能够产生相对运动，且需要保证10mm间距；(3)线束与热源的间距：线束如果不可避免在热源附近经过，线束首先需要采用隔热处理，热源同样需要隔热处理，在此基础上线束与隔热源必须大于80mm。此设计上仍需进行温升测试，如原线温度大于125℃，此间距还需要加大。

1.3导线的设计选用

1.3.1导线的类型选择

 线束导线设计选型重点要考虑线束所在功能和环境。如：机舱要使用耐油、高温、振动导线；行李厢盖及车门要使用低温耐折弯的柔软细导线；弱信号电器件及传感器要用防干扰的屏蔽线等。汽车线束常使用导线种类有QVR(国标)、AVSS等(日标)、FLRY(德标)、TXL(美标)等四大系列。

 1.3.2导线截面积(线径)计算选取

导线线径根据用电器功率大小、长时间或短时间通电来计算选取；短时可选用60%～100%之间导线的实际载流量；长时工作用电器可选择60%导线的实际载流量。导线所能承受的载流量，随着温度上升而减小，选用时需要关注。关于导线线径与能通电电流换算，计算公式如下：I=I×ρ×L/U×d=P/Us×A公式中：I(电流)；P(功率)；Us(系统电压)；A(导线截面积)；Ud(允许最大电压降损失)；ρ(铜电阻率)；L(导线长度)。或按下面速算(经验)公式：I=8/2+A×10按上述电流与导线面积关系公式，算出的经验理论值可能偏大，具体可以参考各电线标准(美标，日标，德标，国标)。

1.4插接件的设计选择

1.4.1插接件的设计选择原则

这一选择过程要有效接触到其他电器件，降低接触时的电阻，这时阻值要极低。选择双弹簧式压紧结构的插接件。选择时首先要看一下导线的截面积是不是符合我们的需要，然后观察其允许通过的电流大小是不是足够满足我们的需求。我们都知道，发动机舱内有很多气体，它们是极具腐蚀性的，除此之外还有些液体，这就需要我们注意护套的防腐蚀和防水效果是不是达标。发动机舱中最好选取黑色或深色的，这样可以与车体本身相协调。

1.4.2 插接件原材料选择性能

插件原材料主要有护套和端子材质，前者主要是塑料件，在进行插件的设计时， 还要看自己需要什么样的来确定材质，当然，如果需要功能强度高一些的，还可以在这些材料中加入阻止燃烧或者增加强度的材料。后者主要是铜件，黄铜和青铜组成，用的黄铜比较多。当然也可以根据自己的要求来选择。

    1.5整车线束外部包扎和固定

  1.5.1线束外部包扎设计

线束外部包扎主要根据捆扎、耐磨、防噪、防腐蚀、外观美化等作用进行设计。发动机线束：主要采用波纹管包扎保护，主要是起到耐热、耐磨、防腐蚀、外观美化等作用。前舱线束：采用耐磨的波纹管包扎，未与车身干涉处用PVC管进行包扎。仪表线束：采用PVC花缠，与钣金干涉处用布基胶布，与内饰干涉处用海绵胶布防噪。门线束和车顶线束：同仪表线束。底盘线束：用波纹管包扎保护，避免与车身磨，及路面上的石头撞击。

    1.5.2外部包裹物的性能分析

    (1)波纹管：在线束外部包裹物中占30%左右。主要材质有PP\PA二种，其特点是耐高温、耐磨性很好。适用温度在-40℃～150℃。PA阻燃、耐磨好；但PP抗弯曲疲劳性较强。(2)PVC管：柔软性、折弯性比波纹管好，一般采用闭口，使导线外部比较柔滑，使用温度一般在-40℃～80℃。(3)胶带：在外部包裹物中占到60%～70%左右，主要作用捆扎、绝缘、耐磨、降噪、标记等作用，PVC胶带主要捆扎，有一定防水防油性，价格较便宜；绒布和布基胶带材质为PET，耐磨性好，有一定降噪功能，价格较昂贵；海绵胶布主要抗噪性好，成本贵。

1.6整车线束橡胶件(密封)的选型设计

    汽车的线束在穿过孔的时候，都会用到一些元件来进行过渡，通常是橡胶件，它有抗磨擦、防水浸、具有密封性等优点。他的位置比较固定，在接口的地方，主要有发动机和驾驶室的、前舱和驾驶室、四门和车厢接口地方、油箱进口处这些位置。最常用到的材料是天然橡胶、氯丁胶等。其中天然橡胶的弹性很好，有防止撕裂的特点但是容易老化，对油和臭氧的抵抗性比较弱，容易燃烧。氯丁胶则能够补齐前者的缺点，耐老化，对油、臭氧的抵抗能力比较强，难以燃烧，但是对温度的抵抗力比较低。 综合来说，三元乙丙性能是比较符合的，所以多选用这种材料做橡胶件。

结语：汽车线束是汽车电路的网络主体，在设计过程中主要体现在:零部件的原材料设计选型,供电电源的合理电流分配,及电线承载电流与用电器的合理匹配,和用电器接地合并的有效策略,才能保证整车线束电路的设计可靠性。