某车型汽车线束系统设计及测试研究

刘晓军

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某车型汽车线束系统设计及测试研究

刘晓军

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽车线路是整车上必不可少的一部分，所有线束均连接整车用电设备，线束对整个电路而言非常重要，线束匹配不良造成电器无法工作、过载短路等情况的发生，都会造成不好的后果。线束系统测试是对线束设计进行验证过程。

线束；保险匹配；线束系统测试

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)05-79-04

引言

汽车线束是汽车电路的连接主体，没有线束也就没有汽车电路，线束是由导线、连接器、电气盒、保险丝、继电器及一些绝缘胶带等辅助材料组成。随着汽车电气化水平越来越高，汽车线束也越来越复杂，这就要求线束具有数据传输性能、很高的可靠性。

1、汽车线束设计流程

线束设计首先要根据项目构化的电气功能配置，并结合本公司的现有的电气架构平台进行整车电气原理图设计，同时结合车体3D数据进行线束三维布置，完在成线束二维图纸初版。再根据线束首次样件结合电器台架进行功能验证。最后进行整车电器搭载及测试验证。

本文主要介绍线束系统中保险丝、导线线径、接地、继电器的设计以及整车电器系统的测试验证。

1、汽车保险丝设计

汽车保险丝主要是用来保护线束的，根据用电设备的功率选取合适的保险，然后在根据保险的规格来选取合适的线径。其中缓熔保险一般用于一级保护，主要用于保护主线路保险，也用于保护一些瞬时大功率及电机类的用电设备。

1.1 保险容量的常规选择

1.1.1 计算电器负载电流

负荷电流(A) = [额定功率(W)/公称电压(V)] X [电源电压(V)/公称电压(V)]

额定功率(W);负荷的额定功率

公称电压(V);负荷的额定功率定义时电压

电源电压(V);实际电源电压

1.1.2 选择适用于负载的保险的额定电流

根据负载电流和环境温度决定

・MINI保险负荷余量率：额定电流的75%以下；

・J-CASE保险负荷余量率：额定电流的50%以下。

保险负载电流(A) = [负荷电流(A)/负荷余量率(%)]

保险环境温度额定电流(A)=保险额定值(A)/温度折减系数。

保险环境温度额定电流(A)≧保险的负载电流/温度折减系数。这只是相对于稳态电流而言，由于汽车电器大部分是脉冲电流和稳态电流的叠加值，并且同时还要考虑保险工作的环境温度，根据不同的保险丝厂家提供的环境温度值进行修正。

下图为某厂家MINI型保险丝温度折减系数表：

图1

下图是某厂家J-CASE型保险丝温度折减系数表：

图2

通常，驾驶室内温度按照80℃选择，发动机舱温度按照120℃选择。温度折减系数表如下：

表1

汽车上大多用电器并不是稳态电流，而是脉冲电流和稳态电流叠加（如下图），相应的保险丝必须要承受足够的脉冲次数，经验值要求相对I2t＜30%,保险丝可以承受10万次以上的脉冲冲击。

图3

此种特性的负载可以通过相对I2t来校核。脉冲电流I2t和保险丝熔断I2t的比值得到相对I2t保险丝熔断I2t是保险丝在熔化的过程中电流电流转化的热能。

图4

2、导线线径的选择

按照耐温等级，根据JASO D611标准将日标导线分为：普通一般导线：耐温80℃，如：AV、AVS、AVSS等；耐热导线：耐温100℃，如：AVX、AVSX、AVSSX等；耐温120℃，如：AEX、AESSX。

根据经验，不同类型的导线与保险的匹配关系：

表2

3、接地选择

在接地的设计有个就近原则，就是在用电器的附近搭铁，这样就可以将在某一范围内的用电器的地合并在一起。一般有两种方案。第一种方案，我们在线束中设计一个打卡点。然后在连接到车身上，其优点是可以减少导线的使用，降低了线束的直径与质量，但是，这个也会引起接地信号会相互干扰。第二种方案，所有用电器直接接到车身接地点上。就可以降低这种干扰，但是他增加了线束的使用量。一般对于控制单元、传感器、仪表等的地使用第二种方法，而对与灯具、风扇等就可以使用第一种方法。再者在选择搭铁点时，我们必须要将电子地和功率地区分开来，也要将模拟地和数字地分开来接，以避免信号间的相互干扰，因为他们对地的冲击是不同的，而这种对地的冲击会影响较敏感的电子电器元件的工作。但是对同一控制器而言，而不能将两者分开太远，因为，如果两者距离过远，那么两者间的电位差就越大，那么对同一控制器而言，地电位就存在比较大的差异，这个也会影响用电器的工作。

我们知道在车身上，控制单元的地和电器负载的功率地是不同，在控制单元中，为了保证各种传感器和执行器的工作，控制单元就引一个地到车身，这个称之为参考地，而其他传感器的地就直接和控制单元相连，然后通过控制器的内部在和参考地相连，这样在控制单元就会把这个参考地的电位钳制在零电位，同时将车身上杂波去除。而其他电器负载就搭铁点作为参考电位。这两者之间是不同的。车身搭铁的分布，在电路中，电源都会由最近的地方回到电源的负极。 那么就要求我们在设计搭铁点时，充分考虑其布置，保证电源都能回到蓄电池的负极，而不会对其他的地造成影响。

4、继电器选型

汽车系统采用的是直流电，负载回路的继电器触点在断开时候容易产生电弧。且不同的负载，由于特性一致，在回路接通瞬间，产生的冲击电流或则浪涌电流大小和频率都不一样。对继电器负载回路的影响也不一样，触点稳态负载大小应根据冲击电流的大小降额使用。计算公式：负荷电流(A) = [额定功率(W)/公称电压(V)]*[电源电压(V)/公称电压(V)]。公称电压为12V,电源电压为13.5V。

部分汽车继电器的负载能力，只标称阻性负载，但汽车继电器实际使用的往往不是阻性负载，而是感性负载、灯负载、电机负载，因存在较高的冲击电流，触点稳态负载大小应根据冲击电流的大小降额使用。下面对几种负载进行说明：

（1）灯负载：由于汽车大灯冷态电阻很小，接通瞬间的浪涌电流为稳态电流的5倍-10倍。大的浪涌电流会使触点产生熔焊失效。

（2）电机负载：电机负载主要有风机、油泵、雨刮电机等，电机负载在启动时有4倍左右冲击电流，持续时间300ms左右，容易造成触点沾接。

（3）感性负载： 电磁铁、喇叭接通瞬间会出现浪涌电流，关断时，产生较高的反向电压，贮存在电磁线圈中的电磁能通过触点间燃弧消耗掉，这将导致触点烧蚀，金属转移、粘接。

（4）阻性负载：阻性负载主要是电加热设备。

5、线束系统测试

测试是验证整车保险与线束的选择是否合理，主要包括用电器负载特性测试、短路和过载测试。

5.1 负载特性测试：通过测量负载在不同的工作状况时（启动时、正常稳定工作时或电机负载堵转时）的电压电流，以描述负载的动态及稳态特性，测试原理如下。试验时给整车蓄电池外接一个稳压直流电源，与蓄电池并联提供一个14.4V（±0.2V）左右的电压。测试原理图如下：

图5

以江淮某款SUV车型玻璃升降电机测试为例：测量升降电机在瞬态和稳态两种情况下负载电流电压的最大值、平均值和持续时间。

图6

以此为例对江淮某款SUV整车所有用电器负载特性统计，下图为部分用电器负载特性测试：

表3

对于测试结果，出现以下为不符合项：

5.2 短路测试选取线束回路保护元件下的最具风险的负载进行，测量短路电流、以及由通到断的时间数据，结合实际的线束表现以判定系统是否满足实际需求其测试原理如下。验时给整车蓄电池外接一个稳压直流电源，与蓄电池并联提供一个14.4V（±0.2V）左右的电压。测试原理图如下：

图7

以此为例对江淮某款SUV整车所有用电器进行短路测试统计，下图为部分用电器短路测试：

表4

对于测试结果，出现以下为不符合项：

表5

5.3 加载测试主要是确认保险丝是否在规定时间后熔断以及保险丝熔断前导线是否有过热或烧蚀、回路插件是否损坏。其原理是给保险回路加载一定的额定电流，确认保险丝熔断时间和导线的温度是否满足要求

下图为 MINI保险加载电流熔断时间：

图8

下图为J-CASE保险保险加载电流熔断时间：

图9

同时以日标导线为例，对导线加载电流时，同时要求导线温度不能超过导线冒烟温度。

以日标导线为例，导线冒烟温度：

表6

6、结论

汽车线束作为电气系统的一个重要组成部分，对电器件能正常工作重要。本文从线束设计流程出发，分别介绍了线束与保险匹配、接地设计、继电器选型以及整车电气测试并结合江淮瑞风某款MPV车型，将汽车线束设计与测试应用到实际车型中。

[1] 夏建华.接地技术在汽车线束设计中的应用[J].河南省汽车工程学会，2011.08.

[2] 高攸刚. 屏蔽与接地[J]. 北京邮电大学出版社, 2004.

[3] 魏春源译. BOSCH汽车工程手册[J]. 北京理工大学出版社, 2009.

A Model the Vehicle Wire Harness Design and Test Research

Liu Xiaojun
( AnHui JiangHuai Automobile group CO., LTD., Anhui Hefei 230601 )

the wire harness is also indispensable important part of the automobile circuit. All wire harness connection vehicle electrical equipment. wire harness is very important for the whole circuit, Wirie harness match bad cause electrical not work properly while short circuit overload occurs, will cause bad consequences. Wiring harness system test is to verify this wiring harness design process.

wire harness; fuse matching; wiring harness system test

U467.3

A

1671-7988 (2017)05-79-04

刘晓军，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.05.026