本站原创【摘 要】合理设计汽车线束能够在很大程度上提高汽车的整体性能.本文首先介绍了线束设计中保护器件和导线的选取原则,然后对搭铁策略进行了分析,最后对线束的一些布置原则进行了探讨.
【关键字】线束设计；线束布置；搭铁分析
一、引言
随着经济社会的进步,人们对汽车技术的要求不断提高,开始注重汽车智能化的发展及应用.为使汽车具备更高的可操作性、安全性与舒适性,要在汽车内部应用更多种类的电气设备,这就增加了电气设备在搭铁工序时的复杂性.为了降低导线的安装难度、抑制无线电的干扰并避免浪费导线材料.目前,汽车线束多使用单线制布线方式,其具体指电源和电气设备所构成的回路用一根导线相连,将汽车车身金属部件作为公共负极并与蓄电池的负极相连,即所谓的“负极搭铁”.各个电气设备用电回路互相并联,均从电源引出,止于“负极搭铁”端.然而,搭铁端导线非常密集,若搭铁设计不当,必然导致流经电气设备的电流发生变化,产生电位差,从而影响设备的性能.因此,了解汽车线束设计中的一些设计原则是很有必要的.
二、线路保护设计
设计线路保护的目的是保护汽车电器及其导线.通常在线路保护设计时,需考虑以下几个方面.
1.熔断器
（1）一些容易受到电负荷干扰的电气设备需要单独增设熔断器,例如发动机ECU,汽车防抱死系统ABS等；（2）一些受电负荷干扰影响较小的电气设备可以共用一个熔断器,例如照明系统、仪表指示灯、发动机传感器等；（3）不同类型的负载不可共用一个熔断器,比如电阻型和电感型两类电气设备；（4）计算熔断器容量的经验公式为,熔断器额定容量等于电路最大工作电流÷80%.
2.断路器
作为一种热敏机械装置,断路器具有可恢复性,其利用不同金属受热变形程度不一致,断路器触点自行开关.若因电路过载,流经断路器的电流过大,则温度便会升高,断路器便会动作,断开熔断器,切断电流,当温度恢复到正常时,熔断器便会自行接通.一些易受电流波动影响的电路,应选择安装断路器,如门锁和电动车窗.
3.易熔线
易熔线的作用是当所在电路电流极大时,能够在短时间内熔断,已达到切断电路的目的,其多安装在直接连接蓄电池的电路中.
三、导线选取原则
计算通过导线中的电流时,可以参照汽车电器的功率进行确定,运行时间较长的电器应按其载流量的60%选择连接导线,运行时间较短的电器应按其载流量的60%-100%选择连接导线.此外,导线在截面积的选择上应参照如下公式：S等于IρL/U,其中S指导线截面积,ρ为铜导线的电阻率,L为导线长度,U为导线允许最大电压降.参照以上公式,导线截面积与允许流通电流对应值如表1所示.
四、搭铁策略分析
搭铁的类型和功能（1）电源搭铁.其功能是向汽车电器提供回路,如照明系统、散热风扇、空调、蓄电池负极搭铁等设备；（2）信号搭铁.其功能是保证汽车上一些自动化设备能够良好运行,主要包括无线设备、控制器以及传感器的特殊搭铁,例如,防抱死系统电子控制单元、发动机电子控制单元等；（3）防静电搭铁.其功能是保证汽车精密设备以及驾乘人员不受静电影响和危害的搭铁,可以采用将一根屏蔽线将油箱加油口、轮胎、驾乘座椅等易产生静电的部件和车身直接相连.
搭铁方式比较及注意事项（1）串联单点搭铁方式.其等效电路如图1所示,流经各电器件到搭铁点的电流依次为I1、I2、I3,相对应的搭铁电阻依次为R1、R2、R3,搭铁点的电位依次为UA、UB、UC.则UA等于（I1+I2+I3）R1,UB等于（I1+I2+I3）R1+（I2+I3）R2,UC等于（I1+I2+I3）R1+（I2+I3）R2+I3R3.由此可知,采用串联单点搭铁方式,各搭铁点电位相差较多,相互可能造成严重的影响.进行搭铁设计时,为降低电器相对于基准电位的电位差、缩短搭铁线长度以及降低干扰程度.应将电路中的电器按电平高低顺序距离由远至近依次布置；（2）并联单点搭铁.其等效电路如图2所示,此种搭铁方式中,UA等于I1R1,UB等于I2R2,UC等于I3R3.由此可知,各搭铁点电位之间互不影响,能够有效提高坑干扰性能,但是搭铁线长度较长,数量较多；（3）搭铁设计注意事项.在进行搭铁设计时,应注意以下几个方面：蓄电池和发动机的搭铁线截面积一般较大,布线时应注意布局,以控制电压降；各种电控单元、无线装置都易受其他设备信号干扰,应单设搭铁点；采集较弱信号的传感器,其搭铁线应遵循单独就近原则；安全系统应采用复式搭铁,以增强安全性.
五、线束的布置原则
在布置整车线束时,为使布线更加可靠,可以参照以下原则.
（1）线束的布置应固定可靠.设置固定点时,应考虑线束的走向和车身形状,若两固定点所在直线无支点,则两点间距应小于300mm,在钝角拐点位置可布置一个固定点；在直角拐点需布置两个固定点；锐角拐点在线束中避免出现.选择固定卡扣时,应按照线束的尺寸进行选择,并在线束上标明卡扣固定点,以满足承受线束重量的需要.在和其它线束、电器件连接的插接件位置,在插接件前不大于120mm的合适位置,考虑设置固定点；考虑在支点位置的干线上设置固定点,固定点距离支点不大于100mm.在固定卡扣的安装方向上,必须有足够的空间以方便卡扣的安装、拆卸；（2）外观整齐、成束配置.线束布置应沿边、沿槽（车身上设计的走线槽）,避免线束直接承受压力.驾驶室内不得有线束外露；排列方式在投影方向上,按横平竖直的棋盘式排列,避免斜线布置.与管路的间隙均匀,与周围零部件的间隙合理；（3）线束避免和周围零部件干涉.为了防止因导线绝缘受损而发生短路事故,应使线束与车身尖锐部分之间存有间隙；导线安装在振动或运动部件上时,应视实际情况预留长度,此预留长度根据部件振动幅度、运动件的最大运动行程确定,保证预留长度能够不使振动在线束上转递、不使线束承受拉力,从而避免线束内部接点虚接,如：发动机线束和发动机舱线束的连接.此外,还应注意线束与排气歧管之间的距离应大于50mm,与发动机处温度大于150℃的零部件距离大于50mm,且不与燃油管路、制动管路使用相同的固定点.
六、结束语
汽车线束设计的是否合理在很大程度上影响着汽车的整体性能.设计人员只有在问题中分析、实践中总结,在不同环境下灵活运用所掌握的知识,才能不断完善技能,进而达到能够快速合理地对汽车线束进行设计的目的.