摘 要 隨著我國汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，車輛上電氣部件越來越復雜，汽車也已經(jīng)從過去的機械結(jié)構(gòu)以及簡單的電路結(jié)構(gòu)發(fā)展成了機電一體化集成體。汽車設(shè)備接收工作指令和汽車信號都是通過線束來實現(xiàn)的，為了保證車輛電氣系統(tǒng)的使用年限，需要做好線束設(shè)計，保證人員和車輛的安全性，本文首先對汽車線束一體化設(shè)計存在的問題進行了探討，然后將整車開發(fā)和線束系統(tǒng)開發(fā)緊密結(jié)合起來，取得了良好的設(shè)計要求。

【關(guān)鍵詞】汽車線束 一體化問題 導線橫截面積

現(xiàn)代化發(fā)動機相較于傳統(tǒng)發(fā)動機增加了執(zhí)行元件、傳感器、EUC元件，為了將這些元件的作用充分發(fā)揮出來，需要將這些電路元件充分連接起來。一般情況下，這些元件主要是通過線束進行連接的，在汽車電路系統(tǒng)中，線束設(shè)計是否合理對電氣設(shè)備是否可以正常運轉(zhuǎn)有著直接的影響。所以，本文首先對汽車線束設(shè)計中存在的問題進行探討，然后提出了設(shè)計措施進行了探討，取得了良好的設(shè)計效果，保證了汽車電氣系統(tǒng)的使用年限和使用安全。

1 線束設(shè)計的所依賴的基礎(chǔ)

以整車尺寸和電路原理圖為基礎(chǔ)，準確標出其中的電氣設(shè)備是線束設(shè)計的重要依據(jù)。而電路原理圖則是一種按照功能布局排列的圖形符號，并借助多種符號展現(xiàn)系統(tǒng)和分系統(tǒng)裝置、部件、設(shè)備以及軟件等實際電路不同組元件之間存在的連接關(guān)系，但是在此過程中并不需要考慮圖形的比例和實際尺寸以及形狀等。而線束的實際長度和走向則是依據(jù)車輛的實際尺寸和電路原理圖中電路元件的基本位置；為了提升裝配和檢修的便捷性，與此同時最大限度的降低成本投入和故障幾率，當前全球范圍內(nèi)絕大多數(shù)國家都已經(jīng)采取了負極搭鐵的方式，對于電路元件的連接都是采取單線制進行。

2 線束設(shè)計的一般性原則

2.1 采用不同的導線顏色

鑒于汽車生產(chǎn)及維修過程中的便利，將不同線路元件間的連接導線絕緣層按照不同顏色進行區(qū)分。所以，在制造線束之前需要購置各種不同顏色的導線。

2.2 確保導線橫截面積配置的合理性

導線的橫截面積實際是指線芯的橫截面積。在線束設(shè)計中，保證導線橫截面積配置的合理性屬于設(shè)計的重點考慮方面。而合理性的根據(jù)則是用電設(shè)備的實際功率，若用電設(shè)備的功率較大時，經(jīng)過其連接導線的電流就大，則宜用橫截面積大的導線；若用電設(shè)備的功率較小時，連接其導線的電流就小，則適宜采用橫截面積小的導線。假若采用橫截面積小的導線連接功率大的用電設(shè)備，那么因流經(jīng)導線的大電流會產(chǎn)生出較多的熱量而造成火災，繼而出現(xiàn)短路故障。所以，在線束設(shè)計中需要按照用電設(shè)備的功率選擇對應(yīng)的導線橫截面積。

2.3 降低連接導線長度

將用電設(shè)備間導線的長度盡量控制到最短程度，不但能夠節(jié)省材料和降低成本，而且還可減少設(shè)備間的電阻和電壓降，使得用電效率得到顯著提升。所以在進行線束設(shè)計時，可按照用電設(shè)備間的距離作為導線的長度。

2.4 對導線線束進行包扎保護

當導線的走向和長度確定后還需對其進行包扎，包扎線束的目的在于形成保護的作用。由于汽車行駛的過程中，一些帶有化學物質(zhì)的泥漿等會飛濺到線束上，從而對線束產(chǎn)生一定的腐蝕作用，另一方面，車身在運動過程中會對線束產(chǎn)生摩擦作用，在這種情況下，如果導線的絕緣層被破壞，那么就會出現(xiàn)短路問題，繼而造成車輛的故障。所以，進行線束的包扎保護和固定具有非常重要的作用。

3 汽車線束的一體化設(shè)計

3.1 導線橫截面積的具體選擇

3.1.1 導線必須能夠經(jīng)受許用電流考驗

導線許用電流即就是導線自身所能承受電流流量的能力。通常情況下，許用電流需要被額定電流超出30%左右，否則在設(shè)備工作時，超負荷的電流經(jīng)過導線就會產(chǎn)生較多的熱量，從而造成絕緣層被燒壞。電源電路在汽車電系中具有極為重要的地位。汽車的電源有兩個：即蓄電池和發(fā)電機。只有發(fā)電機的輸出功率大于全車電路元件功率總和的情況下，車上的電路元件才能正常工作，此就對發(fā)電機連接導線的質(zhì)量提出了更高要求。

3.1.2 保證導線電壓降保持在合理的范圍內(nèi)

電壓降指的是用電設(shè)備工作過程中，受到導線電阻的影響，使得電流經(jīng)過導線時遇到阻礙，從而造成部分電量被消耗，繼而造成用電設(shè)備終端電壓的下降，在這個過程中電壓的降低值被稱為電壓降。進行線束設(shè)計時，若導線長度確定下來之后，那么接著就應(yīng)考慮終端用電設(shè)備的電壓，確保額定電壓保持在需要的范圍內(nèi)，只有這樣才能保證用電設(shè)備的正常工作。若屬于12V的電路系統(tǒng)時，則線路所造成的電壓降應(yīng)≤0.5V，若屬于24V的電路系統(tǒng)時，則線路電壓降需要控制在≤0.6V的范圍。電壓降如果超出這一范圍，那么用電設(shè)備就會因電壓問題不能正常工作。從整車用電設(shè)備來看，起動機起動的一剎那所消耗的電量最大，自然形成的電壓降也是最大的。但蓄電池的額定電壓比較有限，有效電壓為12.5V左右，當起動機工作時蓄電池會處于放電狀態(tài)，放電電壓只有11.5V左右。由于這時的發(fā)電機工作狀態(tài)還未正常，所以整車其它的用電設(shè)備主要依賴這一電壓進行維持。由此可見，要想保證用電設(shè)備在起動機啟動時能夠正常工作，需將電壓降控制在較低的程度。決定導線橫截面積的因素主要是許用電流和電壓降兩個方面。為了更深入的論證導線橫截面積的設(shè)計問題，以下就以大燈和大燈線路為例進行論述。已知大燈功率為55W，蓄電池的電壓是12V，導線長度為6m，求出導線的線直徑，具體算法如下。

（1）首先計算出大燈的額定電流，從功率計算公式可以得出額定電流的計算公式是功率與電壓的比值，即為4.58A。

（2）在計算大燈連接導線的橫截面積時，可從電阻率公式和歐姆定律推算出大燈導線的額定橫截面積，然后將銅的電阻率以及計算出的額定電流數(shù)值、導線長度和電壓降的具體數(shù)值換入相關(guān)的計算公式，之后就能得到大燈導線橫截面積數(shù)據(jù)。

（3）非常完整的大燈導線橫截面積計算值還需考慮到導線端子和開關(guān)等部件所造成的電壓降。另外，在開燈瞬間還會增加約30%左右的電量損耗，所以，在實際計算中還應(yīng)將這些影響數(shù)值融入計算公式。

3.1.3 用電設(shè)備功率較小時需降低導線的橫截面積

用電設(shè)備所需的額定電流是與其功率大小成正比例的，所以，當用電設(shè)備功率較小時，其連接導線的截面也要小，但若導線截面過小時，因汽車行駛過程中的震動使得導線極易出現(xiàn)折斷想象，所以，導線截面不能太小。

3.2 對汽車束線材料的選擇

3.2.1 導線材料

有關(guān)導線材料的選擇可依據(jù)相關(guān)標準，選用QVR型銅芯、絕燃的低壓電線。

3.2.2 絕燃層顏色

在選用導線顏色之前，需要對全車導線顏色進行統(tǒng)一設(shè)計，負極通常采用黑色導線。針對截面積相同的導線，必須采用多種不同的顏色，以此方便安裝和維修。如果采用顏色相同、截面積相同的導線對不同的用電設(shè)備進行連接，那么，在汽車裝配和修理的過程中就極易產(chǎn)生混淆。在具體的導線顏色選擇中可執(zhí)行我國有關(guān)的行業(yè)標準。

3.2.3 導線端子

導線端子的表面是需要做防腐處理的，以此預防氧化現(xiàn)象的出現(xiàn)。若用電設(shè)備的許用電流達到9A以下時，則需要采用寬度在2～4.8mm范圍的端子。若用電設(shè)備許用電流超過10A時，則要用寬度為6.3mm以上的端子。

3.2.4 線束護套

為了方便工作人員進行用電設(shè)備的安裝和維修，要求對待同一組線束盡量采用顏色和規(guī)格相同的絕燃防護套。重點對經(jīng)過車身孔處的線束采用防護套措施進行加護，如果忽視這一環(huán)節(jié)工作，那么當車輛行駛時，就會因車輛顛簸使得導線絕燃層被鈑金割穿，從而出現(xiàn)短路。從另一方面來說，絕燃防護套還能夠低檔高溫、水泥，甚至某些酸性物質(zhì)等的腐蝕破壞，對待底盤導線的保護可采用阻燃性能與機械性能都比較好的波紋防護套。對于駕駛室的線束宜用耐寒和耐熱性能較好的絕燃塑料膠帶進行包扎。

4 結(jié)論

綜上所述，在進行汽車線束設(shè)計時，要找出合理的分段點，一般在發(fā)動機和駕駛室交界的地方、駕駛室和底盤交界的地方進行設(shè)置，在將整車線束劃分成若干段后將分段線圖畫出來，然后將分段線束之間的插件標出來。另外，為了可以便于線束生產(chǎn)，要將各個分段線束對應(yīng)的走向圖畫出來，圖上要將線束的界截面積、導線數(shù)目、導線顏色等標注出來。

參考文獻

[1]谷孝衛(wèi).汽車線束設(shè)計及線束用原材料[J].汽車電器，2006（10）：16-19.

[2]王烙典，徐海波.基于Auto CAD的網(wǎng)絡(luò)化CAD實現(xiàn)[J].工程圖學學報，2004，25（08）：1433.

[3]陳華夢.汽車線束數(shù)模與實物一致性問題的探討[J].汽車實用技術(shù)，2015（05）：87-89.

作者簡介

石慶生（1965-），男，湖北省黃石市人。大學本科學歷。現(xiàn)為廣州瑞立科密汽車電子股份有限公司工程師。研究方向為汽車設(shè)計與制造、機電一體化。

作者單位

廣州瑞立科密汽車電子股份有限公司 廣東省廣州市 510630