汽车线束安全设计原则

郭雪利赵星月

摘要：随着汽车领域的日益发展，国内汽车产量连年增加，各个厂家纷纷推出新产品，汽车电器配置同样日益丰富，汽车线束变得越来越复杂，而汽车线束同整车安全息息相关，汽车的安全设计变得尤为重要。本文从技术角度阐述线束的安全设计。

关键词：汽车线束；安全设计；设计原则

1引言

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。因而必须重视线束安全设计。

2汽车线束的类型与组成

汽车线束按照结构的不同可分为全利用度线束、部分利用度线束和链路系统；按照服务方式的不同，分为损失制线束和等待制线束；按照服务的附在源数不同，分为无限负载量线束和有限负载源线束。除了这些，还有一种分类，是将其分为主线束和小线束，这一说法是根据零件多少区分的，其中，主线束包含发动机线束、地板线束、仪表板线束等，小线束包含顶棚线束、倒车雷达线束、门线束等。所谓线束，是用绝缘材料将多种线捆扎成束，将不同颜色、不同规格的电线合为一体，更加完整统一，方便了它的安全性。电线实际载流量的60％和电线实际载流量的60％至100％，分别适用于长时间工作和短时间工作的两种类型的电气设备。所选电线的截面积是根据汽车电气设备的负载电流大小所选择的。为了方便认识每一个电线束中的导线，其采用了不同的颜色和代表该颜色的字母。线束一般由塑件、端子、导线、线路保护器、橡胶件、支架、固定件以及其他附着物（包含胶带，套管）等按一定工艺步骤装配而成。若按线束的原材料费用的占比来做柏拉图，那么导线、塑件、端子这三类材料成本是占比最大的部分。线束的原材料主要以外购件为主，要控制原材料成本主要的方法就是通过对标和VAVE的方法来优化导线、塑件、端子这三部分的原材料成本。

3汽车线束安全设计原则

3.1二维线束安全设计

（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。

3.2三维线束安全设计

3.2.1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。

3.2.2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。

4线束安全试验

4.1单负载试验

单负载特性试验是通过测量单独负载在不同的工作状态时（启动时，正常稳定工作时及电动机负载在堵转时）的电压电流，以描述负载的动态及稳态特性，并确认负载正常工作的工作电压。这一试验需要一个电源供应装置，此装置需与蓄电池并联并提供一个等效于发电机输出的一个伏值为14.5±0.2V的电压。一般需测试用电器的瞬态和稳态工作状况，如用电器是电机类负载，还需测试堵转工况下的电器状态。

4.2全负载试验

在整车线束匹配中，由于用用电器电源较多，电器盒受空间等限制，很难实现每一个电源回路都匹配独立保险保护，实车中往往会多个用电器共用电源保险，这里就涉及到全负载试验。全负载试验即测试单一保险下的所有用电器总电流、电压在各工况下的状态表现（特指单一保险下挂多回路电源情况）。

4.3短路试验

短路试验的评价参数定义为平均的短路电流值和电路保护装置开放的时间。这一试验需要一个直流电源供应装置，此装置需与蓄电池并联并提供一个等效于发电机输出的一个伏值为12.75±0.2V的电压（24V系统则等效输出25.5±0.2V电压）。此外，在短路的过程中，线路不能有损坏。

5汽车线束未来展望

5.1数据总线技术

数据总线是指在一条数据线上传输多重信号，传递的信号可以被多个系统共享，以最大限度地提高系统整体效率，充分利用有限资源。数据总线采用CAN协议，CAN是ControllerAreaNetwork（控制单元区域网络）的缩写，意思是控制单元通过网络交换数据。该项新技术的应用使线束的接线简化、结构紧凑，既可减轻质量又能降低成本。目前，在汽车上己经开始越来越多地使用CAN数据总线，随着技术的发展，CAN总线的集成化程度会越来越高。

5.2中央继电器盒集成化

目前，越来越多的车型已经开始使用电路板式继电器盒，盒子的一面是电器接口，需要的继电器、保险片插接在此，另一面的接口则与电线束相连，不仅节省了空间，还增强了可维修性和可靠性，可谓一举多得。另外，一些新开发的车型把部分控制器也集成到继电器盒中，更大限度地开拓继电器盒的功能。可以预见，随着时代的发展，传统型继电器盒将逐步退出历史舞台。

5.3光缆的使用

由于导线传输信号的局限性，在车内使用光缆网络的计划引起了广泛关注。光缆具有传输速度快、容量大、体积小、保密性强及抗干扰性好等优势，将很快成为未来汽车数据处理和交换的优选材料，从而最终替代传统的电线束，使动力和信号分配系统进入一个新的历史发展阶段。电线束的光缆化已经成为一个大的发展趋势。

6结束语

总而言之，在汽车线束设计中，一定要意识到安全设计的重要性，要把线束的安全设计放在首要位置，在整车条件下全方面规避设计问题，保证使用者人身安全。

参考文献：

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[4]汪泉弟，郑亚利，刘青松，曾铉，俞集辉.汽车线束等效模型及其在电磁辐射敏感度仿真中的应用[J].电工技术学报，2012，27（07）：160-168.