浅谈汽车线束开发

原创 线束中国 2022-12-02 07:40

摘要:线束作为汽车的神经网络, 是将汽车各ECU 用电设备联系起来的桥梁, 在整个汽车电器部件的开发工作中, 线束开发工作的地位举足轻重。本文主要从线束的组成部件入手,以神龙汽车有限公司的开发流程为例来介绍线束的开发情况及制图。


线束是传输电信号和能量的媒介,是构建汽车电路的主体,是汽车的“神经网络”。线束是由导线、连接器、端子、卡钉、保护覆盖物、支架、护套、熔断丝盒(熔断丝与继电器) 和热缩管等组成。


1 导线

神龙公司使用的导线是法国PSA的原配供应商(ACOME、LEONI) 在国内生产的产品,属于法标导线。一般导线关注线径和绝缘层两个方面。通常所说的线径指的是导线的截面积,而导线截面积指的是导体部分(铜丝绞合而成) 的截面积,不包括绝缘层。

神龙公司目前所使用的导线截面积有0.13 mm2、0.22mm2、0.35 mm2、0.5 mm2、0.75 mm2、1.0 mm2、1.5mm2、2.0 mm2、2.5 mm2、3.0 mm2、4.0 mm2、5.0 mm2、6.0mm2、7.0 mm2、10.0 mm2、16.0 mm2、20.0 mm2、25.0mm2,其中大于或等于16.0 mm2以上的截面积一般用于蓄电池电缆。

导线绝缘层耐低温均为-40 ℃,根据耐高温的不同分为T1到T8,其温度分别为85 ℃、100 ℃、125 ℃、150 ℃、175 ℃、200 ℃、225 ℃、250 ℃。

导线可以承受一定时间的高一个等级的温度,例如对于标称温度等级为T2的导线,应该可以承受3000 h的100 ℃以及240 h的125 ℃的耐高温试验。线束常见类型的性能特点见表1。

通过导线绝缘层表面上的符号来识别导线的供应商和耐温等级。比如导线上喷有3个连续的“*”,则代表是ACOME生产的T3温度等级的导线(不同的导线供应商采用不同的符号)。

导线绝缘层表面上喷的数字/字母代表支路的编号,与线束图纸上定义的该支路的编号相同。

导线绝缘层的颜色在图纸上一般不做具体规定,但搭铁线强制为黄绿或绿黄色,预张紧器和安全气囊为橙色或者黄色,美观件/外观件为黑色。


2 连接器/端子

连接器和端子需配合使用,每种连接器只能适配相应系列的端子类型,如图1所示。

同一类型的连接器根据防插错结构的差异可分为不同的颜色,防插错结构只是为了装配考虑,不影响对接性能。

同一类型的端子有不同的压接翼,以适配不同导线截面。

端子在连接器孔位中的锁止一般分为2道,一次锁止由端子本身的结构决定,二次锁止由连接器完成。连接器的锁止可分为旋转杠杆式、抽拉卡箍式和搭扣式,部分要求更高的场合使用的连接器还带有CPA锁止结构。

连接器的整体密封性需要连接器和设备接口的结构配合,连接器的尾部密封可分为:通过连接器自带的密封垫/硅胶进行密封、在导线上增加密封圈进行密封、在连接器上增加堵头对未使用的孔位进行密封。

连接器和端子可视为标准件,其主要的供应商有TYCO、MOLEX和DELPHI。

目前DPCA绝大部分都是使用PSA开发的产品,但是DPCA已经进行新的连接器与端子开发工作,并在后续的自主品牌上进行使用。并不是所有连接器都存在对接的连接器。


3 环形端子/接线片

环形端子一般用于搭铁线,可适配的导线截面积可从0.35 mm2到10 mm2。如图2所示。环形端子可以通过点锡或套热缩管来达到密封要求。对于套筒式环形端子,压接后不需要点锡,可以套热缩管。

接线片一般用于起动机、发电机和稳压器的功率线以及蓄电池负极的搭铁,适配16 mm2、20 mm2和25 mm2的大截面导线。

不同的环形端子/接线片采用不同的拧紧力矩连接在车身螺柱或设备上。接线片通常使用M8螺柱,环形端子使用M6螺柱进行电气连接。


4 固定卡钉

固定卡的作用是约束线束在车身上的走向,以避免与环境件或车身的尖锐部分产生干涉,图3为常见的固定卡钉。

固定卡类似于标准件,其固定界面是标准的。车身上的固定界面主要有4种类型:直径为6.5 mm的圆孔,6.2 mm×12.2 mm的椭圆孔,直径为5.0 mm的螺柱,厚度为1~3 mm的钢板或塑料板。

大部分固定卡是通过固定卡自带的扎带(固定部分与扎带部分一体或分体) 捆扎在线束上,也有固定卡是通过胶带缠绕固定在线束上。还有一种固定卡是通过与波纹管管径的配合固定在波纹管上。

大部分固定卡只固定一段线束分支,也有固定卡可以同时固定两段线束分支或其他零件,比如天窗洗涤管、玻璃清洗管、天线等。

车门线束上有使用到密封型固定卡,这种类型的固定卡在固定面上增加了海绵泡沫或橡胶垫以防水。

按照设计规则,线束在车身上的布置要求至少每隔150mm要有一个有效的固定。


5 保护套管

线束上的保护套管主要作用是进行机械防护和降噪,图4为常见的线束保护套管。

1) PVC管:一般机械防护。

2) 对贴毛毡带:一般机械防护+降噪,主要用于座舱内。

3) 袖套网管:中等机械防护+降噪,并保持线束分支的柔韧性,主要用于座舱内。

4) 开缝波纹管:中等机械防护(高于袖套网管), 主要用于发动机舱内。

5) 降噪波纹管:中等机械防护+降噪,在开缝波纹管的表面覆盖有降噪材料,主要用于座舱内。

6) 特殊波纹管:高等机械防护。有闭口波纹管、自闭合波纹管和双壳式波纹管等,以防止导线的外露。


6 胶带

胶带的作用是对线束分支进行约束,以避免导线的散乱。目前使用的胶带主要有:PVC胶带、棉织带、聚酯胶带和易撕胶带(纸胶带), 如图5所示。

1) PVC胶带和棉织带只有约束线束分支以及保护套管的作用。

2) 聚酯胶带具有耐高温以及一定的耐磨性能。

3) 易撕胶带的使用是出于总装装配的考虑。例如:线束要过孔时,使用易撕胶带将各个分支缠扎在线束主干上,以便于装配。

4) 线束上如果带有金属固定卡,应使用易撕胶带将金属部分进行缠绕,以避免在物流过程中割伤导线。

5) 胶带的宽度规格有9 mm、19 mm和25 mm三种。胶带在线束分支上的缠绕方式分为间距缠绕(相邻缠绕间的间隔=胶带宽度)、紧密缠绕(相邻缠绕间的重叠部分=1 / 2胶带宽度)、点缠绕(固定卡捆扎在点缠绕上,以避免扎带勒紧时损伤导线绝缘皮)。


7 护套

1) 线束在穿过钣金孔时必须使用橡胶护套进行机械保护,同时还有防水密封的作用。

2) 有些护套为纯橡胶件,而有些护套只是固定部分为塑料件,剩下部分为橡胶件。

3) 护套固定在钣金孔或者金属/塑料支架上。

4) 有些护套是用胶带缠绕或扎带固定在线束分支上,有些护套是直接和线束分支注塑在一起。

5) 车门护套中的导线应该理顺,并且在长度上有一定余量,以避免车门运动过程中导线被扯断。

6) 对于有防水要求的护套,穿过护套的线束分支上不能缠绕棉织胶带,以避免水顺着棉织胶带进入干区。图6所示列举了所描述的线束护套。


8 熔断丝盒(熔断丝/继电器)(图7)

集成在线束上的熔断丝盒通常不带PCB板,如BSMMODULE 1 (发动机舱8路熔断丝盒), BFH5 (座舱5路熔断丝盒), BFH12 (座舱12路熔断丝盒), BFDB (蓄电池端起始熔断丝盒), MFRH (座舱熔断丝和继电器模块), BFRM(发动机舱熔断丝和继电器盒) 等。

熔断丝和继电器通常都带在熔断丝盒和继电器盒上,也有部分集成在线束上,如TX3电动窗升降系统、AAS系统、ALARME系统增加的继电器,B53、BX3警车、出租车线束上增加的熔断丝。

熔断丝通常分为MINI、ATO、MAXI、MIDI这几种类型,容量有5 A、7.5 A、10 A、15 A、20 A、25 A、30 A、40 A、50 A、60 A、70 A、80 A等。


9 线束开发流程

本文以神龙汽车有限公司的开发流程为例来介绍。一个新项目在立项确定整车边界,产品配置后,线束的开发工作就开始了,如图8所示流程图。根据产品配置,绘制3D数据,结合3D数据,生产电路展平图。

根据产品配置表确定该配置对应的线束分支,再结合线束原理要求,确定接口、镀层、导线编号绞线要求。明确工作电流、尖峰电流及持续时间。堵转电流及其持续时间、静态消耗、熔断器要求等。合理分配电源。根据展平图绘制2D图纸,备注尺寸、覆盖物等。在CAPM中实现2D图纸,2D图纸输入数据整理,规范命名以及根据功能配置命名图纸号。


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来源:《汽车电器》2019年4期,作者:盛媛,本公众号经授权可以原创形式刊登。


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