汽车线束设计综述
汽车上的电源和各种电气零件通过线束来实现电路物理连接，线束分布遍布全车。如果把发动机比作汽车心脏的话，那么线束就是汽车的神经网络系统它负责整车各个电器零件之间的信息传递工作。随着人们对舒适性、经济性、安全性要求的不断提高，汽车上的电子产品种类也在不断增加，汽车线束越来越复杂线束的故障率也相应增加。这就要求提高线束的可靠性和耐久性等性能，在这里笔者就汽车线束设计、工艺、生产及检验方面的知识同各位探讨一下。
1、电气原理图的设计、计算
汽车线束是全车汽车电气原理的物理表现形式，因此应先有电气原理图再有线束图进而根据线束图生产线束，在设计电气原理图前应具备以下条件：
1.1掌握《电气设计任务书》的技术要求和全车电气配置情况；
1.2根据电气负载功率消耗确定熔断器容量大小、计算导线线径并根据负载工作原理和功能要求进行载荷分配，确定电路的保护方式及确定总保险的容量。《电气设计任务书》的技术要求和全车电气配置情况是由各个汽车制造厂自己制定的，不再多说。下面重点介绍一下1.2的相关容：
1.2.1如何确定熔断器容量大小
熔断器按保护形式分，可分为：过电流保护与过热保护。用于过电流保护的熔断器就是平常所说的保险丝。采用熔断器保护电路时，用电设备的最大持续电流应小于熔断器额定电流的80％。根据每一路的最大工作电流来选定熔断器的额定电流，其关系式为：熔断器的额定电流=每一路的最大工作电流÷0.8。例如：众泰2008右前照灯远光灯功率60w，稳态最大工作电流5A，按此关系式得出熔断器的额定容量为6.25A，考虑到安全系数熔断器容量确定为10A。对于一些感
性原件比如点火线圈、怠速步进电机其瞬时自感电动势产生的峰值电流远远超过正常工作时的最大电流，熔断器可以在短时间通过很大的峰值电流，因此对于带有感性原件的电路一般不考虑自感电动势产生的电流。
1.2.2导线线径的确定
在确定导线截面积时要考虑电压降和导线的发热
（1）用电设备的电流强度为：
I=P/UＮ（P—负载功率; UＮ—额定电压）
（2）导线截面积计算公式为：
A=IρL/UＶＬ（I--电流，安培；P---功率，瓦；A—导线截面积，平方毫米;ρ—铜导线电阻率，一般取值0.0185Ω.mm2/m；L--导线长度，米；UＶＬ--导线允许的电压降，伏特）
（3）为避免导线过渡发热，应该检查电流密度其公式为：
S=I/A
各种电路允许的电压降UＶＬ及导线的电流密度如表1、表2所示
表1（额定电压12V）
电路导线电压降UＶＬ（V）整个电路
电压降（V）备注
发电机B+至蓄电池0.4 -- 在额定电压和额定功率时的电流
起动机主电缆0.5 -- 在+20℃时的起动机短路电流
照明电路0.1 0.1 功率小于15W
照明电路0.3 0.3 功率大于15W
吸引线圈和保持线圈 1.5 1.9
其他电路0.5 1.5
表2（额定电压12V）
导线截面积（mm2）30℃允许连续电流（A）50℃允许连续电流（A）允许电流密度（A）
0.35 8 6.5 10
0.5 11 7.8 10
7.5 15 10.6 10
1.0 19 13.5 10
1.5 24 17 10
2.5 32 22.7 10
4.0 42 29.8 10
6 54 38.3 6
10 73 51.8 6
16 98 69.6 6
25 129 91.6 4
35 158 112 4
50 198 140 4
70 245 174 3
1.2.3进行完上述工作以后，根据电路的性质进行载荷分配同一个负载的不同电路最好共用一路保险，比如：喇叭、喇叭开关、喇叭继电器电源线要用同一路保险；电路性质相似的也可以共用同一路保险，比如：雨刮电机和喷水电机可以共
用同一路保险；发动机电子控制器单元、ABS电子控制器单元的电源不可与其他电路共用同一路保险。
1.2.4在设计电路保护方式时应根据负载功率大小和负载工作特性确定电路采用的保护方式，可以用来保护电路的装置有：熔断器、断电器、易熔线等。对于在平常工作时容易过载的电路不用熔断器，比如窗缝处易结冰，玻璃升降受阻造成电路过载出现大电流，这种电路宜采用断电器保护。断电器有手动复位和自动复位两种，下图1所示为自动复位断电器的主视图：
图1：
有些国家在设计电路保护时采用易熔线，用来保护主电源线路一般设置在电瓶处。但是由于现在全车的用电设备越来越多，一条易熔线只能保护一条电路因为空间的问题也不宜设置过多的易熔线，所以就要用到大容量的熔断器。这种大容量熔断器可以有60A、100A、150A等规格将这些熔断器设置在一个熔断器盒，既节省空间、简化电路又可以同时保护多条电路。
2、设计三维布线图和二维线束图
在完成了电气原理图的绘制后，接下来要设计三维布线图和二维线束图
2.1三维布线图的设计
线束的走向布局主要受控于电器负载的安装位置，因此根据电器负载的安装位置确定线束的走向布局，现在国际通用的有E型和H型布局（如图2所示），众泰2008就采用H型布局。车身主线束沿仪表中控台一部分通过左右两侧的车身钣金孔向车头方向，另一部分沿地板向后给后不照明等系统供电。
2.1.1模拟仿真不同区域的线束直径；
2.1.2确定线束过孔的密封与保护；图2：
2.1.3确定线束的固定孔位与保护方式；
2.1.4根据装配性要求对线束进行合理分块，尽量减少线束间的对
接，因为线束对接的地方容易出现电路连接不良的情况。
2.1.5设置线束的搭铁点，线束搭铁位置的设计要注意以下几点：
Ⅰ、弱信号传感器的搭铁线，应单独就近搭铁；
Ⅱ、各个电子控制单元应单独搭铁，防止信号干扰；
Ⅲ、蓄电池负极、发动机、变速箱搭铁要慎重选择。
2.2二维线束图的设计
本着提高线束可靠性、减轻线束质量、优化线束布局的原则科学合理的设计线束二维图纸。线束二维图是生产线束的产品图纸，因此图纸上应包含所有与生产线束有关的信息，包括采用导线的线型、线径、颜色，线束护套（及端字）型号，包扎方式要求，过孔密封与保护，固定卡扣的型号技术要求及其他设计和工艺要求等。有关汽车线束设计方面的一些标注编号如下：
QC/T 29106-2004 汽车低压电线束技术条件
QC/T 414-1999 汽车用低压电线的颜色（优先选用此标准规定的颜色）
QC/T 417.1~5-2001 车用电线束插接器
QCn 29005-1990 汽车用低压电线束质量分等
QCn 29009-1991 汽车用电线接头技术条件
QCn 29010-1991 汽车用低压电线接头型式、尺寸和技术要求
GB 5054-1985; 汽车与挂车的七芯电缆线.pdf
JB／T 8139-1995 公路车辆用低压电缆（电线）
QC/T 420-2004 汽车用熔断器
线束护套是影响线束质量的关键因素，在选用时要格外注意，根据流过导线电流的大小和允许的插接围选用合适的护套。在选用护套时还应注意，同种类型形状相同而且安装位置又接近的护套，要用颜色予以区分，比如：众泰2008发动机线束中碳罐电磁阀与喷油嘴所用的护套是相同的，为防止工人装配错误，将碳罐电磁阀护套颜色规定为蓝色，喷油嘴护套规定为黑色。与负载连接的护套取决于负载一旦全车的电气配置确定下来，负载已定则护套也随之确定。对接部分的护套在选用时自由度较大，总的原则是要连接可靠（优先采用双弹簧压紧式结构）散热性好过电流能力强，大线径的导线尽量选用单独的护套，以防止过热影响整个电路的正常工作。一般来讲，在驾驶室的护套对于密封防护要求不太严格的部分，考虑到成本的问题建议选用非密封式的，而在发动机舱的护套则必须选用带防水结构的护套，这类护套有半密封式和全密封式两种，对于电子控制单元多采用的是全密封式结构，压接端子尾部和护套两半结合处均采用橡胶密封件保护，其他的护套保护采用半密封式结构。对于线束的包扎方式要求：驾驶室仪表横梁部分的线束、门板线束及其他容易出现磨损的部分一定要用耐磨材料保护比如：工业塑料布；地板上的线束及远离发动机部分的线束采用阻燃型波纹管，离排气管较近部分的线束必须采用耐高温材料予以保护比如：耐高温波纤管、石棉管等。关于二维线束的设计容非常多，这里先简述一下，后续作展开讲述。
3、线束的工艺和生产
3.1线束工艺
在线束二维产品图纸出来以后，要编排线束的生产工艺，工艺是服务于生产的两者密不可分，因此将两者结合起来一起分析。
3.1.1开线工艺
开线是线束生产的第一个工位，开线工艺的准确性直接关系到整个生产进度，一旦出现错误特别是开线尺寸偏短，会导致所有工位的返工，费时费力影响生产效率。所以在编制开线工艺是一定要根据图纸的要求合理确定导线的开线尺寸，剥头尺寸。制作开线操作说明书，制作流程跟踪卡。
3.2.2压接工艺
开线之后的第二个生产工位，根据图纸要求的端子类型确定压接参数，制作压接操作说明书，对于有特殊要求的需要在工艺文件上注明并培训操作工。比如：有的导线需要先穿过护套后才可压接，它需要先预装导线然后从预装工位返回再压接；还有刺破式压接用到专用的压接工具，这种压接方式具有良好的电接触性能。
3.3.3预装工艺
编制预装工艺操作说明书，为了提高总装效率，复杂的线束都要设置预装工位，预装工艺的合理与否直接影响到总装配的效率也反映出一个工艺人员的技术水平高低。如果预装部分装配的偏少或者装配的导线路径不合理会加大总装配人员的工作量，放慢流水线的速度所以工艺人员要经常呆在现场不断总结经验，这样才能编制出合理的生产工艺。
3.3.4总装工艺
根据产品开发部门设计的装配台板，设计工装设备、物料盒规格尺寸并将所有装配护套和附件的编号贴于物料盒上以提高装配效率。编制各个工位装配容和要求，平衡整个总装工位防止出现一点工作量过大，拉下整个流水线速度的情况。
要做到工位平衡，工艺人员必须对每个操作了熟于心并现场测算工时，随时调整装配工艺。
线束工艺还包括编制材料消耗定额明细表、工时测算、工人培训等。
4、线束的检验
为了确保线束的质量，线束的检验也贯穿于生产中的每个环节，由于线束主要起到连接作用所以对于端子压接要求很高，见下表3所示不同线径的导线规定的拉脱力不得低于表中数值
表3：
导线公称截面积/mm2拉力/Ｎ导线公称截面积/mm2拉力/Ｎ
0.5 50 6.0 450
0.75 80 10.0 500
1.0 100 16.0 1500
1.5 150 25.0 1900
2.5 200 35 2200
4.0 270 ≧50.0-120.0 2700
接点或一个端子同时连接两根或两根以上导线时，选择截面积较大的导线测量拉力。
线束在终检时主要检验尺寸和导通行能，可用卷尺检测线束各个分支的尺寸是否符合图纸要求；除了非常简单的线束外，导通性能的检测要用到导通台，它是一个事先设定好检测程序的微机检测仪器。在检测前要将检测线束的编号、名称输入进去，这样当对应的线束按照各个对应的插孔连接完毕后，就可进行电路导通检验，如有故障则可通过微机显示屏显示出来，以提示检测人员。