汽车线束的设计分析

李颖

摘 要：线束是汽车电路的网络载体，如无线束也就没有汽车电路。随着客户对汽车的排放性、经济性、舒适性和安全性的要求越来越高，汽车线束逐渐变得越复杂，随着车身提供有限的空间给线束。所以汽车线束的综合性能设计如何提高，便成为电路设计关注的焦点，近几年从事线束开发和设计的经验，简单谈一下线束的设计流程和设计要点。

关键词：汽车线束;三维布线;整车电器原理

引言

线束是汽车电路的网络载体，如无线束也就没有汽车电路。随着客户对汽车的排放性、经济性、舒适性和安全性的要求越来越高，汽车线束逐渐变得越复杂，随着车身提供有限的空间给线束。所以汽车线束的综合性能设计如何提高，便成为电路设计关注的焦点，近几年从事线束开发和设计的经验，简单谈一下线束的设计流程和设计要点。

1.线束开发设计基本流程如下

（1）根据主机厂要求的功能表，将和线束连接的功能件全部列出，并与对应的电器工程师确认元件功能，获取ICD信息，确定电器原理布局图。

对各ECU系统的原理进行核对，将各个功能部件整合为一份完成的线束原理图，一般电源系统和接地部分可以采用铆接点合并在一起。同时核对各功能系统的电流大小，（包含过电流或堵转电流等），确保能满足例如电机，开关，保险丝，吹风等用电系统的工作需求。

（2）进行初始3D分布图的设计，按照线束通用工艺的加工和组装顺序，使用CATIA或UG软件完成线束的走向分布。此过程中要基本定义出保险丝盒的安装位置，初始3D分布图纸一般要预留一定的余量。

（3）进行2D图纸的转化，2D图纸参考行业内标准，例如QC29106标准中有相关要求。

（4）根据初始2D图纸，制作手工线束样件，并在汽车中试装。

（5）根据实际试装结果和试运行结果，线束3D布线工程师对导线走向或长度在进行优化调整，要考虑动态情况。

（6）线束是配合整车电器功能件的安装连接，由于各电器系统或整车安装要求，线束一般需要配合各系统进行不断的调整，优化，即整个开发过程也是设计不断的优化和更新的过程。

2.汽车线束设计要点

2.1汽车三维布线的设计

根据整车各个电器件位置、车身等结构不同，线束布置设计方式也有所不同，因此选择合理的布线方式就显得比较重要。目前汽车线束常用布线方式有H型、E型。整车线束都采用分段分组式的走向设计方式，线束分段分组的走向直接影响到整车电器原理分配和线束设计与制造。目前汽车线束分段分组以日系车型和德系车型为主：日系车型线束分段分组比较细，而德系车型线束基本是一条线。三维线束设计也要遵循以下布置原则。

1）线束布置要考虑安装方便性及装配工艺可行性。

2）线束布置要考虑线束和插接件过孔空间、插接件固定和插拔空间，满足在实际情况下穿线和插接操作的方便性。

3）线束布置要考虑线束过孔的密封与线束固定和保护方式。

4）线束布置应沿边、沿走线槽，避免线束直接承受压力，与管路间隙均匀、与周围零部件间隙合理。

5）安装在振动或运动部件上时，应根据部件振动幅度、运动件最大运动行程来确定预留长度，保证预留长度能够不使振动在线束上传递、不使线束承受拉力。

6）门线束与车身连接处要预留足够的长度，而且还要防止关门后线束过多积聚，另外门线束的孔位要低于车身侧的孔位，避免液体沿着线束流进车身内部。

7）在车身部分位置，为了保证线束与周边的间隙，使用硬管或夹板来保证线束不变形。

2.2整车电器原理设计

整车电器原理是线束设计的核心依据，只有保证原理图纸准确，线束设计和制造才能满足客户设定的目标。整车原理主要包含三部分内容：各个系统单元电路原理图纸、整车电源分配图、整车搭铁分布图。

2.2.1系统单元电路原理图

系统单元电路原理图反映各个系统单元电路构成、连接关系和工作原理。一张完整的系统单元原理图应从蓄电池开始，到熔断丝盒和熔断丝盒内的熔断丝，经过继电器，经过开关（或者控制模块），再到用电设备，最后搭铁，形成一个完整的来回信息。其设计要求和原则如下：

1）电器工程师提供整车各个电器系统的功能、电器负荷以及相关电器属性、机械属性等要求，根据要求讨论并制定主要单元电路、电器件、零部件组成。

2）确定电器件额定电压、工作电压范围、额定功率、电压降、负载搭铁等。

3）考虑额定工作电流、最大工作电流（电机阻转状态）、脉冲（浪涌）电流、静态耗电电流的大小。

2.2.2电源分配图

电源分配图用于反映整车熔断丝和继电器同负载之间对应关系，用电器的取电模式决定了电源分配。电源分配图一般有简单的逻辑控制关系，图纸简洁明了，不需要复杂的控制关系和多余信息（插件信息、设备接线信息等）。因此在设计时候要考虑以下原则。

1）各电器件具体采用何种工作电源模式（（BAT+，IG1， IG2， ACC），需要根据用电器功能需求来确定。

2）根据电器件功能和要求，选择与之匹配的继电器（如刮水继电器、危险报警继电器等），另外对额定工作电流较大的电器件，要采用合适继电器对其进行控制，起到保护开关的作用。

3）根据电器件功率、线径、工作环境等，选择合适的熔断丝片（如Mini， ATO， MIDI， JCASE，LPJ等）。

4）在进行电源分配时，要考慮到点火开关耐电流值。

2.2.3搭铁分布图

搭铁点分布在原理设计中显得比较复杂同时也非常重要，搭铁设计合理与否会造成信号干扰，影响到电器性能稳定工作和整车EMC。搭铁是指将一个电路、设备、分系统与参考搭铁连接起来，给它们提供一个等电位点或面。根据整车的布置，一般会设多个搭铁点。搭铁的设计应满足以下原则。

1）就近共用搭铁点原则，这样能够避免搭铁线过长，造成不必要的电压降。

2）对整车性能及安全影响较大的电器件（如ECU， ABS等）和易受其它用电设备干扰的电器件（如音响、油位传感器等）搭铁，要求单设。

3）对于安全气囊线束搭铁，不仅要单设且最好采用复式搭铁，这样即使其中一处搭铁失效，系统也能够安全工作。

4）对灯具、风扇等电器功能相近电路中搭铁，可以将其搭铁点合并搭铁。

5）需要将电子搭铁和功率搭铁区分开来，也要将模拟搭铁和数字搭铁分开来接，以避免信号间相互干扰。

6）为避免干扰，无线电系统要单设搭铁;弱信号传感器的搭铁线，应单独且要离传感器较近的位置，以保证信号传递的真实。

7）遵循一些电器件搭铁的特殊要求。

在完成单元电路原理图、电源分配图、搭铁分布图后，最后需要从整车设计角度考虑如何对整车电路系统进行集成，完整正确的电路系统是实现电路设计目标的基础。因此，需要电器系统工程师和其它部件工程师一起对整车电路中控制器和执行器、控制器和控制器、控制器和传感器及开关之间的输入输出信号的匹配性进行确认。

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，最后再加上整车线束正向的三维布置＼系统原理同步结合设计，才能保证整车线束电路的设计可靠性。

参考文献

[1]王磊，张振东. 汽车线束设计思路及零件选型[J]. 时代汽车，2017（24）：58-59.

[2]刘峰. 汽车线束设计流程及发展趋势[J]. 汽车工程师，2018（05）：51-54.

[3]陆素媚，何福良. 浅谈汽车线束设计要点[J]. 装备制造技术，2018（09）：86-89.4D211B0E-8159-4DF0-BED9-BC70A5DFB6FE