收稿日期:!""#$"%$&’
作者简介:谷孝卫(&()"$),男,毕业于河南机电高等专科学校汽车专业,一直从事汽车线束的研究开发工作。
汽车线束设计及线束用原
材料
关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料
谷孝卫
(河南天海电器(集团)公司线束研究所,河南 鹤壁 *’)""")
摘要:对汽车线束电源分配、车身线束三维布局、插接件和导线的选取、线束外包扎和固定方式等设计原则进
行介绍,重点分析线束用导线、密封件、固定扣和各种包扎管、胶带等原材料的性能及选用原则。
关键词:线束;设计;材料
中图分类号:+*#%,#!",! 文献
标识
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设计!研究 !"#$%&!’"#"()*+
!" 《 汽车电器》!""# 年第 $% 期
汽车线束是汽车电路的网络主体,没有线束也就
不存在汽车电路。随着人们对汽车的安全性、舒适
性、经济性和排放性
要求
对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗
的提高,汽车线束变得越
来越复杂,但车身给予线束的空间却越来越小。因
此,如何提高汽车线束的综合性能设计便成为关注
的焦点,而且汽车线束制造厂家不再单纯地搞线束
后期设计和制造,和汽车主机厂家联合进行前期开
发成为必然的趋势。笔者根据几年来从事线束设计和
制造的经验,谈谈线束的一般设计流程和设计原则。
, 整车电路设计
,-, 电源分配设计
汽车的供电系统设计是否合理,直接关系到汽
车电器件的正常工作与否和全车的安全性,因此世
界各国的汽车线束设计出发点基本都是以安全为
主。整车电气系统基本上由%个部分组成。
1= 蓄电池直接供电系统(一般称常电或%"电)。
这部分的电源所接负载一般都是汽车的安全件或重
要件,主要目的是在为这些件提供电能时尽量少的
加以控制,确保这些件即使汽车发动不起来也能短
暂正常工作,以方便到站点维修等。如:发动机
:C+及发动机传感器的工作电源、燃油泵的工作电
源、-QR控制器的电源、诊断接口电源等。
8= 点火开关控制的供电系统(一般称为S.档或
&’电)。这部分电器件基本上是在发动机工作运转
的情况下才使用,取自发电机的电源,避免了为蓄
电池充电时争电源的可能性。如:仪表电源、制动
灯电源、安全气囊电源等。
9= 发动机起动时卸掉负载的电源(一般称为
-CC电源)。这部分电器件一般所带的负载较大,
且在汽车起动时不必工作。一般有点烟器电源、空
调电源、收放机电源、刮水器电源等。
,./ 线路保护设计
线路保护就是要对导线加以保护,兼顾对回路
电器件的保护。保护装置主要有熔断器、断路器和
易熔线。
,./., 熔断器的选取原则
1= 发动机:C+、-QR等对整车性能及安全影响
大,另外,易受其他用电设备干扰的电器件必须单
设熔断器。
8= 发动机传感器、各类报警信号灯和外部照明
灯、喇叭等电器件对整车性能及安全影响也较大,
但该类电负荷对相互间的干扰并不敏感。因此,这
类电负荷可以根据情况相互组合,共同使用一个熔
断器。
9=对于为增加舒适性而设置的普通电器件类的电
负荷可以根据情况相互组合,共同使用一个熔断器。
2= 熔断器分快熔式和慢熔式。快熔式熔断器的
主要部件是细锡线,其中片式熔断器结构简单、可
靠性和耐振好、易检测,所以被广泛采用;慢熔式
熔断器实际上是锡合金片,这种结构的熔断器一般
串接到感性负载的电路中,如电机电路。
"= 电阻型的负载与电感型的负载尽量避开使用
同一个熔断器。
!"《 汽车电器》!""# 年第 $% 期
!" 一般根据电器件的最大连续工作电流计算并
确定熔断器容量,可按经验公式:熔断器额定容
量!电路最大工作电流"#$%(或&$%)。
!"#$# 断路器
断路器最大的特点是可恢复性,但其成本较
高,使用较少。断路器一般都是热敏机械装置,它
利用两种金属的不同热变形,使触点开闭或自行接
通。新型的断路器,使用’()固体材料作为过流保
护元件,它是一种正温度系数的电阻,根据电流或
温度的高低断开或接通。这种保护元件的最大优势
是当故障排除后能自动接通,不需人工调节和拆换。
!$#$% 易熔线
易熔线的特点是当线路通过极大的过载电流
时,易熔线能在一定的时间内(一般!*+)熔断,从
而切断电源,防止产生恶性事故。易熔线也是由导体
和绝缘层构成,绝缘层一般为氯磺化聚乙烯材料,
因为绝缘层较厚,所以看起来比同规格的导线粗。
易熔线一般接在蓄电池直接引出的电路中。易
熔线的常用的公称截面有$,- ../、$,* ../、$,&*
../、0,$ ../、0,* ../,甚至还有# ../等更大截
面的易熔线。易熔线的导线线段长度分为(*$1*)
..、(0$$10$)..、(0*$10*).. -种。
易熔线应有明显的标志,当其熔断后,其标志仍
应存在以便于更换。易熔线的熔断特性如表0所示。
!$% 继电器的选取设计
继电器分为电流式和电压式/种。一般根据用
电器的功率和开关的承载能力来决定是否选用继电
器。常用继电器的设备一般有刮水器、喇叭、除
霜、前照灯、雾灯、风扇、鼓风机、转向灯(闪光
器)等。继电器分2 3、0/ 3、/4 3 -种,常用的继
电器额定电压为0/ 3。
选用继电器要参考的技术要求:!可靠性好;
"性能稳定;#质量轻、体积小、寿命长,对周围
元器件影响小;$结构简单、工艺性好、成本低。
!$& 搭铁分配设计原则
#" 发动机5)6、789等对整车性能及安全影响
大,且易受其他用电设备干扰,所以这些件的搭铁
点一定要单设。
$" 对于安全气囊系统,它的搭铁点不仅应单
设,而且为了确保其安全可靠,最好采用复式搭
铁。其目的是其中一处搭铁失效,系统可以通过另
一搭铁点搭铁,确保系统安全工作。
%"无线电系统为避免干扰,也要单独搭铁。
&" 弱信号传感器的搭铁最好独立,搭铁点最好
是在离传感器较近的位置,以保证信号的真实传递。
’" 其他电器件可根据具体布置情况相互组合共
用搭铁点。原则是就近搭铁,避免搭铁线过长,造
成不必要的电压降。
!" 蓄电池负极线、发动机搭铁线等因导线截面
较大,因此一定要控制好线长和走向,减小电压
降;为增加安全性,发动机、车身一般要单独连到
蓄电池负极搭铁;
(" 搭铁方式:一是通过孔式接头搭铁,此法一
定要在接头的尾部烤上热缩管绝缘;二是通过内部
短接的护套直接搭铁。
# 线束三维布局走向设计
此流程主要是模拟仿真不同区域的线束走向、
直径,考虑线束过孔的密封和保护,模拟线束的固
定孔位和固定方式等,如图0所示。三维布线用的
主要软件有’:;<5、6=和)7(>7等。
% 插接件的选取设计
插接件是线束的核心部件,插接件的性能直接
决定着线束整体的性能,而且对全车的电器稳定
性、安全性起着决定性的作用。
%"! 插接件的选取设计原则
#" 插接件选取要保证与电器件的良好接触,使
接触电阻降为最低,提高可靠性,优先选用双弹簧
式压紧结构的插接件。
$" 根据导线的截面积和通过电流的大小合理选
择插接件。
%" 发动机舱内对接的护套,由于舱内温度、湿
度偏大且存在着很多腐蚀性气体和液体,因此一定
要选择防水性护套。
&"在同一条线束中若用同一种护套,其颜色一
定要有区别。
’"基于汽车外观的整体协调性,在发动机舱中
应优先选用黑色或深色的护套。
!"为减少线束对接用护套的种类和数量,优先
图) 线束的固定孔位和固定方式
’()*+,"-()(./01 设计"研究
"能够延长蓄电池使用寿命的制水设备 详见插 广告"
表) 易熔线的熔断特性
项 目
易熔线规格 ? ../
标记(绝缘层颜色)
熔断电流(经验值) ? 7
熔断时间 ? +
$,-
紫
0*$
$,*
棕
/$$
$,&*
红
/*$
0
蓝
-$$
0,*
黄
-*$
内 容
!*
!" 《 汽车电器》!""# 年第 $% 期
选用混合型件,使装配固定方便。
!" 对于要求性能较高的安全气囊、!"#、$%&
等用的端子插接件,应优先选用镀金件以保证安全
可靠性。
#" 蓄电池接头(电瓶夹)内部为锥体,锥度为
’();电瓶夹的材料为镀锡铜、镀锌铜或铅锑合金。
$" 不同规格的插接件可承载的电流一般如下:
’系列,’* !左右;+,+或-系列,+* !左右;.,/系
列,-* !左右;0,-系列,.1 !左右;2,/或),1系列,
0* !左右。
!"# 插接件原材料(材质)性能分析
!$#$% 护套材质(塑料件)
常用的材质主要有3!0、3!00、!"#、3"4、
33等,笔者总结了它们的具体性能差异,见表+。
设计插件时可根据不同的需求选择不同的材质,
还可根据实际情况在塑料中添加阻燃或增强材料,
以达到增强或阻燃的目的,如添加玻璃纤维增强
等。
!$#$# 端子材质(铜件)
插接件用的铜主要是黄铜和青铜(黄铜的硬度
比青铜的硬度稍低),其中黄铜占的比重较大。另
外,可根据不同的需求选择不同的镀层。
& 导线的选取设计
&$% 导线类型的选择
线束设计选用导线类型重点考虑线束所处的环
境和功能。例如:发动机周围环境温度高,腐蚀性
气体和液体也很多。因此,一定要使用耐高温、耐
油、耐振动、耐摩擦导线;行李厢盖上的导线要在
低温下保持其弹性,所以要选用冷弹性导线保证其
正常工作;自动变速器上的导线一定要耐高温、耐
液压油,其温度稳定性要好;弱信号传感器要用屏
蔽导线,例如爆震传感器和曲轴位置传感器、!"#
轮速传感器等;门内线耐弯曲性要求高等。
汽车线束常用的导线通常使用多股绞合铜导
线,绝缘皮为35%绝缘材料。线束用导线要有耐
温、耐油、耐磨、防水、防腐蚀、抗氧化、阻燃等
特性。
汽车线束常用的导线种类有日标(!5##等)、
国标(657)、德标(897:)、美标等几大系列。
!5##(!5#)导线的特点是薄皮绝缘,柔韧性较
好;657的特点是绝缘皮厚,比较柔软,延展性
好;德标导线绝缘皮更薄,柔韧性好;美标导线绝
缘皮一般为热塑性或热固性弹性体,还有经过辐照
工艺加工的。可根据用户的需求和不同的工作环境
选取适当类型的导线。
&$# 计算选取导线截面积
%" 根据电器件功率的大小计算流通导线的电
流;长时间工作的电气设备可选择实际载流量0*;
的导线;短时间工作的用电设备可选用实际载流量
0*;<’**;之间的导线。
&" 根据不同的工作环境和温度大小适当改变导
线的截面积。
’" 根据导线的走向、插接件的数量(即电压降
的大小)适当改变导线的截面积。
(" 关于导线截面积的计算,也有一些专家总结
出一些经验公式=
!"#$ %> &"!!’ $ %?
设计!研究 ’()*+,!-()(./01
3!00
缓慢燃烧
抗蠕变性
能差,抗氧
化性差
有优良的
耐摩擦性能
和耐磨耗性
能
增加抗氧
性,以避免
被氧化
表) 插接件护套材质的性能差异
类别
燃烧难易
突出缺点
突出优点
和其它塑
料共混目的
3@A
容易
密度较大,
耐酸阻燃差
综合性能较
好,塑料中力
学性能最接近
金属
3"4
不易
冲 击 强 度
低,耐热性差,
容易翘曲,需
热处理,成型
周期长
耐磨耗,尺
寸稳定性好,
电绝缘特性好
减短成型周期
3%
容易
改善应力开
裂对缺口敏感
!"#
容易
耐候性差
较 高 的 强
度,耐热,耐
化学药品,具
有超强的易加
工性,优异的
尺寸稳定性,
有很高的耐冲
击强度,优良
的电性能
改善其阻燃性
3!0
缓慢燃烧
抗蠕变性能
差,抗氧化性差
有优良的耐
摩擦性能和耐
磨耗性能,抗
冲 击 性 优 于
3!00
增加抗氧性,
以避免被氧化
33
容易
负荷变形,低
温易脆裂,收缩
太大,热扭曲温
度较低
抗弯曲疲劳性
能好
克服低温冲
击强度差,提
高负荷变形温
度和抗紫外线
能力,改进染
色性和印刷性
综合性能良好
耐磨性、加
工流动性差
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!"《 汽车电器》!""# 年第 $% 期
式中:!——电流;"——功率;#!——系统电
压;$——导线截面积;#"——允许最大电压降损
失;!——铜电阻率;%——导线长度。
或按下面经验公式:
!&$’#$%& ’ (
!" 允许流通电流与导线截面积关系经验理论值
(比按上面公式计算值偏大)如表)所示。
! 全车线束密封件(橡胶件)的设计
汽车线束过孔时一般运用橡胶件进行过渡,以
起到耐磨、防水、密封等作用。主要分布在以下部
位:发动机与驾驶室接口处、前舱与驾驶室接口处
(左右共(处)、四门(或有后背门)与车厢接口处、
油箱进口处。
常用的材质一般为天然橡胶、氯丁胶、硅橡
胶、三元乙丙等。
天然橡胶的特性:具有良好的弹性和机械强
度,有优异的耐曲挠性,有较高的撕裂强度和良好
的耐寒性。缺点:耐老化性不大好,不耐油和臭
氧,易燃。
氯丁胶的特性:耐臭氧、耐热老化、耐油等性
能较好,具有难燃性和自熄性;但耐低温性不好。
硅橡胶的特性:耐热性、耐寒性和耐侯性较
好;缺点是不耐油。
三元乙丙的特性:耐侯性、耐臭氧、耐热、耐
腐蚀性、耐酸碱等性能都较好,而且拥有高强度和
高伸缩率;缺点:粘接性较差,且弹性没天然橡胶
好,耐油性差。
比较而言,三元乙丙的综合性能较好,所以现
在汽车线束用橡胶件一般选用三元乙丙材料。
" 全车线束包扎和固定设计
"#$ 线束包扎设计
线束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蚀、防止干
扰、降低噪声、美化外观的作用,一般根据工作环
境和空间大小制定以下包扎设计
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
。
#" 发动机线束工作环境恶劣,因此全用高阻燃
性、防水、机械强度高的波纹管包扎。
$" 前舱线工作环境也相对较差,大部分枝干也
用阻燃性好的波纹管包扎,部分分支用*+,管包扎。
%" 仪表线工作空间较小,环境相对较好,可用
胶带全缠或花缠。
&" 门线和顶篷线工作空间较小,可用胶带全
缠,部分枝干可用工业塑料布包扎;较细的顶篷线
可直接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。
"#% 包扎用原材料的性能分析
"#%#$ 波纹管
波纹管在线束包扎中一般占到-$.左右,甚至
更多。主要的特点就是耐磨性较好,在高温区耐
高温性、阻燃性、耐热性都很好。波纹管的耐温在
/0$1#2$ 3间。它的材质一般分**和*4 (种。*4材
质在阻燃、耐磨方面优于**材质;但**材质在抗弯
曲疲劳性方面强于*4材质。
"#%#% *+,管
*+,管的功用和波纹管差不多。*+,管柔软性
和抗弯曲变形性较好,而且*+,管一般为闭口,所
以*+,管主要用于线束拐弯的分支处,以便使导线
圆滑过渡。*+,管的耐热温度不高,一般在&$ 3
以下。
"#%#& 胶带
胶带在线束中起到捆扎、耐磨、绝缘、阻燃、
降噪、作标记等作用,在包扎材料中一般占到)$.
左右。线束用胶带一般分*+,胶带、绒布胶带和布
基胶带)种。*+,胶带耐磨性、阻燃性较好,耐温
在&$3左右,降噪性不好,价格较便宜。绒布胶带
和布基胶带材料为*56。绒布胶带的包扎性和降噪
性最好,耐温在#$2 3左右;布基胶带的耐磨性最
好,耐温最高#2$ 3左右。绒布胶带和布基胶带共
有的缺点是阻燃性不好,价格昂贵。
"#& 线束固定设计
#" 中央电器盒一般用钢板条、螺栓等固定,或
用电器盒本身设计的固定结构直接安装在车身上。
$" 各条线束一般用塑料扎带、扣钩等固定在车
身孔内。车身孔大多为圆孔或椭圆孔,一般直径为
2 77、- 77、8 77不等。
%" 各条线束间对接的护套一般用护套支架集体
固定起来,并安装在车身上。
&" 海狮、9*+等较大车型的车身线长且粗,一
般用护板固定在车身上,以降低震动和噪声。
参考文献:
:#; 汽车线束行业
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
< =, ’ 6 (>#$-—($$(<
:(; 插接器行业标准< =, ’ 6 0#810#&<
:); 汽车用熔断器标准< =, ’ 6 0($—($$0<
:0; 汽车用易熔线标准< =, ’ 6 (($—#>>-<
:2; 日标电线标准< ?4@A B -##—>0<
:-; 德标电线标准< BCD 8(22#—- ’ #>>-<
:8; 国标电线标准< ?E ’ 6 )>—#>>><
:&; 徐向阳<汽车电器与电子控制技术:9;< 北京:机械工业出
版社<
(责任编辑 姚 悦)
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