汽车线束可靠性及线束设计分析研究

王晓东 王冠霖 刘世勋

摘要：随着汽车技术的高速发展，汽车自动化、智能化程度的逐步提高，作为连接汽车各种电器设备神经网络的整车线束，也越来越复杂，对可靠性也提出了更高的要求，同时企业经营成本的新增，线束成本压力也越来越大。

关键词：汽车线束;系统设计;可靠性

随着人们生活水平的不断提高，汽车也越来越成为人们生产和生活中所必不可少的一项工具，在人们对于汽车的选择上，往往都会将汽车的安全性、实用性以及油耗性等作为首要的考虑要素。为了更好的將上述功能符合人们的需要标准，促使了电气系统设计成为了现代汽车研发设计上的重点，而在电气系统中作为其主体控制部分，汽车线束在传输电力和电信号上占有者十分关键位置，成为影响汽车整体电力系统正常运转的最为关键的环节。可靠性作为当前衡量产品的重要的质量标准，越来越为各工程技术领域所重视，特别是对于汽车电线束系统来说，由上千个零部件和数公里的导线，每个零件的可靠性直接决定着整个系统能否可靠的工作，所以设计、制造、运储和使用中都要体现出可靠的性要求。本文分析了汽车线束系统设计及可靠性。

关键词：汽车线束;可靠性;设计分析

1.汽车线束的概况

1.1汽车线束的概念

所谓汽车线束，是按照汽车各部分结构和电路设计将汽车各部电源和电线相连接的电线集合，本质上是一个电路网，如果汽车中没有线束，则汽车内部各种零件和结构就只是一个个独立的设备。由于线束的主要作用是导电，所以通常情况下，线束的材质是铜制的，将铜材制成接触器并与线缆压接，用金属外壳将其包裹捆扎后形成的可以用来链接各零部件和设备的组件。线束不仅应用在厨卫家电、计算机等现代设备中，更广泛应用于汽车线束中，区别在于汽车中的线束是多蕊软质铜线，而一般家电中的线束是单蕊硬线。由于汽车行业的特殊性和汽车本身结构的复杂性，所以要求汽车线束应该选用质地较软的铜线。

1.2 汽车线束的规格和功能

对于汽车的线束规格，我们通常采用电线的标称截面积来界定，常用的规格有0.35mm2～16.0mm2不等，例如指示灯等耗电量较小的电器通常采用0.5mm2规格的电线就可以，而蓄电池搭铁线则常选用的规格16mm2。由于汽车中的线束相当于人大脑中的神经和血管，起着传输信号的作用，加之现代汽车行业的快速发展使得汽车中电子电气元件越来越多，相应的线束也越来越密集，一旦出现问题，必然修理困难。

1.3 汽车线束设计原则与流程

在汽车电路设计中，必须遵循一定的原则。在选择导线的时候，应当选择符合颜色的导线，避免识别错误。同时，要选择适宜的横截面积，并且在此基础上要求导线以最短的方式进行连接，将导线安装在接插件的两侧，来进行整体汽车线束设计。这是线束设计的基本原则。

在遵循相关基本原则的基础上，进行汽车线束的基本设计。其基本流程主要为，首先确定整体汽车的电气性能，在熟悉之后，绘制电气原理图，在原理图中对汽车线束进行主要的设计，在设计汽车线束时应注意导线的选取，端子和连接件的选取。在汽车线束大概设计之后，进行汽车的可靠性检查和试验。如果检查合格，就进一步绘制汽车线束图，然后依据汽车线束图进行汽车线束工艺设计，并进一步投放到汽车线束生产中。如果检查不合格，就要重新设计汽车线束，设计完成后进一步进行可靠性的检查和试验。

2. 汽车线束系统可靠性分析

2.1接插件的选取

接插件的主要作用一是保证与电器件的良好对接，保证信号传递的可靠性，做到绝缘并防止短路，二是可以利用接插件自身的限位卡子对接插件定位，防止对接后产生运动。原则上机舱内的接插件要选择防水型，如：与发动机舱内电器件对接的护套，应选择带防水橡胶密封塞的。选用同一种护套时其颜色一定要有区别，另外线束与线束对接的一对护套一定要选用相同的颜色，都是为了避免装配和维修时出现对接错误。对于性能要求较高的安全气囊、ECU、ABS等用的端子接插件，应优先选用镀金件以保证安全可靠性。为减少线束对接用接插件的种类和数量，优先选用混合型接插件。为保证装配，维修的可靠性，同一分支处的线束中同一型号的绝缘护套不能重复使用，但如今线束总成的回路越来越多，在线束主干线上同一处开始分支的成组线束越来越多，单从型号上来保证可靠性已满足不了需求。因此在设计选用插接器时，要广泛应用防错技术，不仅要考虑型号，还要考虑颜色，考虑定位槽位置，考虑公端还是母端，导线颜色等。通过这些插接器的选取，可以有效降低装配时出现错插的可能性。在设计过程中，如果多应用一些防错技术并考虑一些可靠性，不仅能提高设计可靠性，而且对提高整车电器的可靠性会十分明显。

2.2全车型线束包扎和防护措施

汽车线束外包扎应起到耐磨、阻燃、防腐蚀、防干扰，降低噪音，美化外观的作用。一般根据工作环境和空间大小进行线束捆扎。对于工作环境恶劣的线束，用高阻燃、防水、机械强度高的波纹管包扎。对于环境相对较差的线束大部分枝干也可用阻燃性较好的波纹管进行包扎，部分分支用PVC管包扎。对于仪表台来说，环境相对较好，可用胶带全缠或花缠。门线和顶棚线工作空间较小，可用胶带全缠，部分分支可用工业塑料布包扎，较细的顶棚线可用海绵胶带粘在车身上。底盘线因与车体接触部位较多，因此用波纹管包扎防止线束磨损。车辆在运行过程中不可避免会造成线束与周边物体的磨损，因此汽车要做好线束防护措施是很有必要的。车门线束在与车身连接处要预留够足够的长度，而且还要防止关闭车门后线束的过多积聚;车身内部布置一些车内附加线束，应充分考虑线束是否会与车内其它部件产生摩擦（如车内加强钣金以及焊接螺栓等）;部分线束与车身产生相对运动，发出声音的部位，应增加海绵或固定，以免产生噪音。

2.3橡胶件的设计

在线束需要穿过车身钣金孔时需要增加橡胶保护套，以起到保护线束、防水及密封等作用。车门线束上的胶套最为常见，由于在可视范围内，除了考虑以上功能还要做到尽量美观。橡胶件的常用材质一般为天然橡胶、氯丁胶、硅橡胶及三元乙丙（EPDM）等，综合材料特性考虑，EPDM性能最佳，故用在汽车线束上的橡胶件一般都选用EPDM。

3.提高汽车线束设计的可靠性措施分析

3.1对线束的长度进行合理设计

一般情况下，相关人员在进行线路长度的设计时会以汽车上用电器的实际位置为基础，然后再對线束每个部分的长度进行精心设计，而且，在汽车上各个有线束经过的位置都具有与之对应的孔位和扎带用于对汽车线束的固定。因此，汽车线束设计的可靠性与相关人员对汽车线束长度的合理设计密切相关。要是对汽车线束设计得太长，那么不仅会造成材料上的浪费，而且会占据汽车上的更多空间，不利于后期工作的开展，还有在汽车的实际行驶途中容易与其他零部件发生摩擦，汽车线束很快受到磨损，从而容易导致汽车出现线束短路等故障。要是长度设计得过短，那么对线束的支配就会变得困难，并且可能无法完成对汽车线束的装配，如果在装配中遇到只差一点点长度就可以完成的情况，有的工作人员为了避免麻烦就会用力将线束绷紧，从而就留下了非常大的安全隐患，即在端子处出现从护套中松脱出来的现象，这样就不利于提高汽车线束设计的可靠性。所以，相关人员在汽车线束长度的设计中一定要合理，并且宁可稍有富余，也不要将长度设计得过短。

3.2提高连接器与端子设计的可靠性

对于汽车的电气系统而言，连接器与端子同样对其有着极大的影响，并且也是汽车线束的重要组成部分。因为汽车在行驶过程中是处于长时间的高速运转情况下，并且由于其机械系统中堆积的大量油污和尘土的长时间侵蚀，就很容易导致连接器与端子产生老化的现象，并且其位置开始松动，甚至被锈蚀，这样对保证汽车电气系统的正常运转非常不利，会经常出现故障。对相关数据的统计发现，因为汽车线束连接器与端子发生老化然后出现松动情况，从而导致汽车线束问题是汽车电气系统整个问题的三分之二。所以，要想提高汽车线束设计的可靠性，那么提高连接器与端子设计的可靠性很有必要。

3.结语

在汽车线束装配时必须要选择合理的工艺。线束装配是汽车生产过程中的一项重要内容，将会对汽车的性能产生重要的影响。在线束装配时必须要选择合理的装配工艺，提高装配的效率。此外，还应加强对汽车线束装配工艺的研究，不断完成线束装配工艺。

参考文献：

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