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汽车研发:整车线束的设计开发方法及流程!

汽车大漫谈2018-12-07 17:30:47

漫谈君:专注分享最燃的汽车研发技术!

汽车线束,就像人的经脉,散布在全身的每一个地方,起到了连接整车各个功能的作用,好的线束就像打通了任督二脉,让车子的性能、人的主观体验、使用感受瞬间提升,就像美女略施粉黛,立马给人焕然一新的感觉!



那么今天,就和大家聊一聊:

整车线束的设计开发方法及流程!




整车线束综述


汽车整车线束,就是将汽车的电源和各种电器按照它们各自的工作原理特性及相互间的内在联系,用导线连接起来所构成的一个整体。



汽车整车线束由于各车型的结构型式、电器设备的数量、安装位置、接线方法不同而有差异,但有基本的规定,如下:



整车线束基本组成

整车线束是分布在车体内,根据它所处位置的不同可分成各种线束。




设计原则

1、完整正确地体现整车电器系统的功能;

2、根据车型的需要设计成整体或分组分段的电线束;

3、根据汽车电线束所处的工作环境及在汽车内的空间布置合理选择保护层和固定方式;

4、选择线束内部的电线时要针对用电设备的负载合理选择电线截面积和颜色;

5、在设计过程中尽量减少连接点和过渡接头以提高线束质量、改善制造工艺;

6、为降低电线电阻和降低电线成本,设计时应避免重复布线,使线的长度最短;

7、对汽车上一些电器信号应增加防干扰措施。



设计要求

1、功能要求

A、满足整车装配要求和布置要求;

B、为用电器提供电源和搭铁;

C、同汽车上某些开关及继电器结合起来实现对电器设备的功能控制;

D、把某些传感器和开关信号输送给汽车上的相应控制单元,并把控制单元的控制信号传递给相应的执行机构;

E、电器内部的通讯(如CAN—BUS)。


2、顾客要求

A、线束走向整洁、合理、安装牢固;

B、方便维修;

C、价格低,使用寿命长;

D、标识清楚。


3、性能要求

A、使用寿命:用户正常使用不得少于50 万公里或10 年(以先到为限);

B、连接可靠性:线束与线束之间、线束与用电器之间的连接可靠;

C、工作温度:在-40℃~130℃中的不同温度能正常工作,高低温实验后,线束包扎紧密不松散、可弯曲、端子无退位。

D、工作环境:耐油、防尘、防腐蚀、防水,线束经耐油实验(耐机油、汽油、玻璃清洗剂)和盐雾实验后,线束外包扎紧密不松开,线束导通率100%;

E、导线拉拔力:拉拔力满足下表要求:

F、电压降:电压降应符合整车技术要求;

G、导通率:100%;

H、包扎:线束波纹管的直径以能完全包住导线且保证导线的直径不小于线束波纹管内径的3/4;

I、胶带不得散开;

J、前舱排气管处导线耐温不低于130℃,室内导线一般按85℃选择。



设计步骤

1、设计输入

A、整车电气原理图和用电器负荷;

B、整车配置表和整车线路布置相关数据;

C、用电器各插接器型号、引脚定义和对材料的要求;

D、产品要满足的法规。


2、电器盒的设计

A、根据原理图计算保险和继电器的数量,合理分布于电器盒;

B、结合车身分成一个或若干个电器盒及所在位置;

C、根据整车的成本设计出电器盒的结构和材料;

D、应优先考虑沿用。


3、线束的路径设计

A、绘制电器平面布置图及线束平面布置图;

B、根据整车的数据用3D 型式(UG、Catia)将线束布置加以布置、固定;

C、根据汽车的布置,按线束功能,合理走向给予分段;

D、过孔处和过棱角处对线束要加予保护;

E、线束一定距离要加以固定(150mm~300mm);

F、对于线束接插较集中的地方要支架固定;

G、避免湿区的水流入干区;

H、前舱内线束要充分考虑热场分布。


4、线束路径流程


5、线束所用材料的设计

A、根据电路合理选择导线型号;

B、根据线束所处不同的环境选择不同类型的导线(如温度,信号类型等);

C、根据电路和线束所处的环境合理选择插接器(如防水,温度等);

D、根据线束所处不同的位置选择不同的线束外层保护材料:

  1)汽车线束的外部保护;

  2)线束在车体上的固定:

    a、用线束扎带和管夹固定于车体接螺栓(螺母)或孔上;

    b、在线束总成上捆扎塑料销钉固定于车身孔上;

    c、过孔橡胶护套,其线束固定件优先选用:《线束固定件数据库》;

 3)各段线束之间的连接:

    a、通过中央电器盒使各线束连接起来;

    b、线束在继电器支架连接;

    c、线束之间的连接。


6、线束样线的制作和认可

A、跟踪供应商的制作情况;

B、认可流程可按公司的PPAP。



设计参数

1、导线的设计

A、汽车导线类型的选择

汽车导线多种多样,根据汽车产品应满足的标准选择导线的标准,根据导线的工作环境和不同作用来选择导线类型

B、导线截面积的选择


C、导线颜色的选择

1)颜色及代号

2)选用原则

a、选用电线颜色时,应优先选用单色,再选用双色;

b、电器产品的地线(负线)、搭铁线(负线)应选用黑色线;

c、电线颜色选用顺序应符合表3规定。线色选用和功能配合执行企业产品规定。

3)选用顺序

4)颜色标记:

a、电线颜色的标注,采用颜色代号表示。

b、双色电线的颜色标注,第一位为主色;第二位为辅助色。

c、标注示例:单色电线,红色,标注为: R 双色电线,主色为红色,辅助色为

d、白色,标注为: RW。


2、接插器的设计

A、端子的设计

端子所承受的电流可根据导线所承受的电流来定,端子所承受的负载电流≥导线所承受的负载电流;也可按下方法:

确定负载电流:

I=P/U

a、P----用电器的功率

b、U---- 汽车电压

c、端子所承受的负载电流≥ I

d、结合压接导线线径确定端子

e、端子优先选用采用列表《电流与端子》、《端子的特性》

f、线对板优先选用《线对板接插器列表》

B、护套的设计

a、根据端子及线束分支的要求,确定护套的型号;

b、根据插接器所处位置选择护套及保护。


3、线束长度的设计

线束长度根据整车各用电器的距离,结合整车结构,合理设计汽车线束走向,得出线束最短距离。

4、继电器的设计

轿车常用继电器的一般是起小电流控制大电流作用, 继电器是用来保护开关触点的,如开关触点的耐电流满足负载的额定电流就可以不用继电器保护。关于汽车继电器的选择说明如下:

根据电路系统的控制要求确定继电器的触点形式(一个触点、两个触点、常开、常闭等),再根据额定负载电流及其它要求(电气参数、引出端方式)来选定最终的继电器规格。

备注:继电器的电气参数:

1)线圈参数:额定电压、吸合电压、释放电压、线圈电阻;

2)触点参数:接触电阻、触点负载、最大切换电压和电流、电气寿命、引出端方式(印制板和快连接引出端)、温度范围。

其额定电压为12V ,以下参数均针对此类型继电器而言

① 工作电压范围的选择:工作电压范围9~15V;动作电压(吸合电压)≤ 7.0V ;释放电压(断开电压)2.5V~4.8V;

② 电寿命的选择:根据功能的不同电寿命的要求也不同, 常动作的继电器(如闪光继电器)其电寿命≥5×105 次,一般的继电器寿命≥ 2×105次即可;

③ 线圈额定电流的选择:对没有特殊要求的继电器(喇叭、除霜器、雾灯等)一般优先选用汽车普通继电器(成本底),对一些固定在PCB电路板上及控制模块系统中的继电器需选用线圈上并联瞬态抑制(又叫削峰)二极管或电阻的继电器(成本高),此线圈的额定电流可根据相应的控制系统来确定;

④ 电流负载的选择:根据用电设备的额定电流选用相应额定电流的继电器,继电器的额定电流取决于触点的负载性能(触点的材质一般为AgSnO),继电器额定电流的70%不应该小于负载的平时工作电流;(备注:现有车(A11、S11、B11)各负载的工作电流值小于所选继电器额定电流的50%)

⑤ 温度范围:根据负载继电器装配的位置来确定选用继电器的耐温参数:如装配在室内,耐温范围:-40 ℃~+85℃;如装配在前舱,耐温范围-40 ℃~+125℃。


5、保险的设计

保险丝的作用就是保护导线和用电器的,一般情况下导线的工作电流用电器、执行机构的额定功率根据I 工作=P/U 计算出来,在常温(25℃)下选择额定电流的70%为工作电流,当环境温度生高时,保险丝的载流能力会下降, 下面有经验公式可以在选择保险丝时作为参考:

保险丝容量的确定:

说明:

连续负载:工作时间在10 秒以上,间断负载:工作时间在10 秒以下;

峰值电流时间:如出现峰值电流的时间<0.2s的为1.0 、如时间>0.3s的为0.7;(说明:结合现在电器件的设计水平,暂定出现峰值电流时间>0.3)

负载装配区域系: 如布置在室内则系数为1.0、如布置在发动机舱则系数为0.9;

保险丝的安装区域: 如保险丝单独连接则系数为1.0 、如安装在保险丝盒内则系数为0.9。

例如:S12的喇叭保险丝:工作电流是8A,则:

FUSE的容量≥ 8A÷[1.1×0.7×0.9×0.9]=13A,

根据保险丝的实际规格可以选择15A的保险丝来保护线路。

在电路设计过程中有关保险丝的选择可以结合上面的经验公式来选定。有关慢熔、快熔保险丝的选择应根据所保护线路上的负载的性能而定,例如ABS控制系统的线路保险丝:如在制动踏板踏下的瞬间,既ABS系统起作用的瞬间ABS控制单元产生峰值电流的时间很短,也就是说ABS控制单元本身抑制峰值电流的时间很短,就可以选择快熔保险丝(AUTOFUSE 、MINI FUSE、MAXIFUSE)、如ABS控制单元产生峰值电流的时间很比较长,也就是说 ABS控制系统本身抑制峰值电流的时间比较长,就可以选择慢熔保险丝(SLOWB LOW FUSE),具体情况可以让设计的厂家提供有关各控制系统的抑制峰值电流的性能曲线。



线束的EBOM数据

序号线束名称线束名英文对照(仅供参考) 零件号:



环境条件

1、系统的工作温度范围

工作温度范围: -40℃~130℃。


2、外观件的腐蚀性要求

经耐机油、汽油、玻璃清洗剂实验,外包扎不松开。



汽车线束的测试规范

1、测试内容

1)尺寸测试

验证线束的外形尺寸和安装尺寸是否和确认的图纸一致;

2)台架试验

3)三万公里道路测试

验证线束的可靠性。


2、测试标准和方法

1)尺寸测试:按图纸测试

测试方法:用钢尺测量线束主支和分支的长度。

2)台架试验

3)三万公里道路测试

根据整车试验规范执行。


3、其它方面的性能测试

电磁干扰测试。



注意事项

1、不要重复走线;

2、尽可能采用就近搭铁,电流搭铁和信号搭铁要分开;

3、线束同一分支中不得有线径和颜色都相同的导线存在;

4、不要过载使用导线和端子;

5、车身上的搭铁点应是焊接螺母或焊接螺栓。



十一

图纸模式

1、图纸主要内容和形式

路径采用三维图纸保存,采用UG CATIA 都可以,线束采用二维图纸保存线束走向复杂,导线数量多,插接器也多种多样,要把这些信息完整、清晰表达出来。

2、图纸尺寸和公差要求

按Q/YYY.04.030 中所规定。

3、图纸其它要求

A、3D 数据为UG 、CATIA 之格式;

B、二维数据制图可按《线束制图规范》。



十二

发动机线束布置注意

1、新设计一款发动机时,要有电器部参与发动机线束在发动机上的布置方案,主要是确定线束走向、线束支架的位置;

2、尽量避开运动件、高温区;

3、在发动机缸体高温区,排气管附近的线束必须用支架将线束撑起来;

4、在发动机上各进入传感器的线束必须在传感器附近有固定点,防止发动机工作时的抖动造成传感器插件的接触不良;

5、发动机上线束支架的位置要尽量保证线束布置的美观,走线合理;

6、发动机线束在动力总成(发动机、变速箱)上的固定点与在车身或底盘上的固定点之间部分要留有适当余量,防止发动机抖动时把线束拉伤,也防止线束过长造成对其他件的干涉;

7、发动机线束要尽量避开由于维修而造成的机油、燃油泻在线束上的区域;

8、发动机线束过前围钣金时要注意保护线束,并且保护密封圈要有防尘、降噪功能。



十三

线束的制作流程



在整车研发中,线束的研发也极为关键,随着车联网和智能驾驶发展,线束将会越来越复杂,要求越来越高,将来的发展空间也会很大。



说明:文中部分图片、信息来源于网络,

由漫谈君根据经验整理,仅供学习、交流!


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