【導讀】汽車(chē)線(xiàn)束是汽車(chē)電路的網(wǎng)絡(luò )主體，沒(méi)有線(xiàn)束也就不存在汽車(chē)電路。隨著(zhù)人們對汽車(chē)的安全性、舒適性、經(jīng)濟性和排放性要求的提高，汽車(chē)線(xiàn)束變得越來(lái)越復雜，但車(chē)身給予線(xiàn)束的空間卻越來(lái)越小。因此，如何提高汽車(chē)線(xiàn)束的綜合性能設計便成為關(guān)注的焦點(diǎn)，而且汽車(chē)線(xiàn)束制造廠(chǎng)家不再單純地搞線(xiàn)束后期設計和制造，和汽車(chē)主機廠(chǎng)家聯(lián)合進(jìn)行前期開(kāi)發(fā)成為必然的趨勢。筆者根據幾年來(lái)從事線(xiàn)束設計和制造的經(jīng)驗，談?wù)劸€(xiàn)束的一般設計流程和設計原則。
一 整車(chē)電路設計
（一）電源分配設計
汽車(chē)的供電系統設計是否合理，直接關(guān)系到汽車(chē)電器件的正常工作與否和全車(chē)的安全性，因此世界各國的汽車(chē)線(xiàn)束設計出發(fā)點(diǎn)基本都是以安全為主。整車(chē)電氣系統基本上由3個(gè)部分組成。
蓄電池直接供電系統（一般稱(chēng)常電或30電）。這部分的電源所接負載一般都是汽車(chē)的安全件或重要件，主要目的是在為這些件提供電能時(shí)盡量少的加以控制，確保這些件即使汽車(chē)發(fā)動(dòng)不起來(lái)也能短暫正常工作，以方便到站點(diǎn)維修等。如：發(fā)動(dòng)機ECU及發(fā)動(dòng)機傳感器的工作電源、燃油泵的工作電源、ABS控制器的電源、診斷接口電源等。
點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制的供電系統（一般稱(chēng)為IG檔或巧電）。這部分電器件基本上是在發(fā)動(dòng)機工作運轉的情況下才使用，取自發(fā)電機的電源，避免了為蓄電池充電時(shí)爭電源的可能性。如：儀表電源、制動(dòng)燈電源、安全氣囊電源等。
發(fā)動(dòng)機起動(dòng)時(shí)卸掉負載的電源（一般稱(chēng)為ACC電源）。這部分電器件一般所帶的負載較大，且在汽車(chē)起動(dòng)時(shí)不必工作。一般有點(diǎn)煙器電源、空調電源、收放機電源、刮水器電源等。
（二）線(xiàn)路保護設計
線(xiàn)路保護就是要對導線(xiàn)加以保護，兼顧對回路電器件的保護。保護裝置主要有熔斷器、斷路順和易熔線(xiàn)。
1．熔斷器的選取原則
發(fā)動(dòng)機ECU、ABS等對整車(chē)性能及安全影響大，另外，易受其他用電設備千擾的電器件必須單設熔斷器。
發(fā)動(dòng)機傳感器、各類(lèi)報警信號燈和外部照明燈、喇叭等電器件對整車(chē)性能及安全影響也較大，但該類(lèi)電負荷對相互間的干擾并不敏感。因此，這類(lèi)電負荷可以根據情況相互組合，共同使用一個(gè)熔斷器。
對于為增加舒適性而設置的普通電器件類(lèi)的電負荷可以根據情況相互組合，共同使用一個(gè)熔斷器。
熔斷器分快熔式和慢熔式?？烊凼饺蹟嗥鞯闹饕考羌氬a線(xiàn)，其中片式熔斷器結構簡(jiǎn)單、可靠性和耐振好、易檢測，所以被廣泛采用；慢熔式熔斷器實(shí)際上是錫合金片，這種結構的熔斷器一般串接到感性負載的電路中，如電機電路。
電阻型的負載與電感型的負載盡量避開(kāi)使用同一個(gè)熔斷器。
一般根據電器件的最大連續工作電流計算并確定熔斷器容量，可按經(jīng)驗公式：熔斷器額定容量＝電路最大工作電流÷80％（或70％）。
2．斷路器
斷路器最大的特點(diǎn)是可恢復性，但其成本較高，使用較少。斷路器一般都是熱敏機械裝置，它利用兩種金屬的不同熱變形，使觸點(diǎn)開(kāi)閉或自行接通。新型的斷路器，使用PTC固體材料作為過(guò)流保護元件，它是一種正溫度系數的電阻，根據電流或溫度的高低斷開(kāi)或接通。這種保護元件的最大優(yōu)勢是當故障排除后能自動(dòng)接通，不需人工調節和拆換。
3．易熔線(xiàn)
易熔線(xiàn)的特點(diǎn)是當線(xiàn)路通過(guò)極大的過(guò)載電流時(shí)，易熔線(xiàn)能在一定的時(shí)間內（一般≤5s）熔斷，從而切斷電源，防止產(chǎn)生惡性事故。易熔線(xiàn)也是由導體和絕緣層構成，絕緣層一般為氯磺化聚乙烯材料，因為絕緣層較厚，所以看。起來(lái)比同規格的導線(xiàn)粗。
易熔線(xiàn)一般接在蓄電池直接引出的電路中。易熔線(xiàn)的常用的公稱(chēng)截面有0．3mm2、0．5mm2、0．75mm2、1．0mm2、1．5mm2，甚至還有8mm2等更大截面的易熔線(xiàn)。易熔線(xiàn)的導線(xiàn)線(xiàn)段長(cháng)度分為（50±5）mm、（100±10）mm、（150±15）mm3種。
易熔線(xiàn)應有明顯的標志，當其熔斷后，其標志仍應存在以便于更換。易熔線(xiàn)的熔斷特性如表1所示。
表1 易熔線(xiàn)的熔斷特性
（三）繼電器的選取設計
繼電器分為電流式和電壓式2種。一般根據用電器的功率和開(kāi)關(guān)的承載能力來(lái)決定是否選用繼電器。常用繼電器的設備一般有刮水器、喇叭、除霜、前照燈、霧燈、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機、轉向燈（閃光器）等。繼電器分6V、12V、24V3種，常用的繼電器額定電壓為12V。
選用繼電器要參考的技術(shù)要求：①可靠性好；②性能穩定；③質(zhì)量輕、體積小、壽命長(cháng)，對周?chē)骷绊懶?；④結構簡(jiǎn)單、工藝性好、成本低。
（四）搭鐵分配設計原則
發(fā)動(dòng)機ECU、ABS等對整車(chē)性能及安全影響大，且易受其他用電設備干擾，所以這些件的搭鐵點(diǎn)一定要單設。
對于安全氣囊系統，它的搭鐵點(diǎn)不僅應單設，而且為了確保其安全可靠，最好采用復式搭鐵。其目的是其中一處搭鐵失效，系統可以通過(guò)另一搭鐵點(diǎn)搭鐵，確保系統安全工作。
無(wú)線(xiàn)電系統為避免干擾，也要單獨搭鐵。
弱信號傳感器的搭鐵最好獨立，搭鐵點(diǎn)最好是在離傳感器較近的位置，以保證信號的真實(shí)傳遞。
其他電器件可根據具體布置情況相互組合共用搭鐵點(diǎn)。原則是就近搭鐵，避免搭鐵線(xiàn)過(guò)長(cháng)，造成不必要的電壓降。
蓄電池負極線(xiàn)、發(fā)動(dòng)機搭鐵線(xiàn)等因導線(xiàn)截面較大，因此一定要控制好線(xiàn)長(cháng)和走向，減小電壓降；為增加安全性，發(fā)動(dòng)機、車(chē)身一般要單獨連到蓄電池負極搭鐵；
搭鐵方式：一是通過(guò)孔式接頭搭鐵，此法一定要在接頭的尾部烤上熱縮管絕緣；二是通過(guò)內部短接的護套直接搭鐵。
二 線(xiàn)束三維布局走向設計
此流程主要是模擬仿真不同區域的線(xiàn)束走向、直徑，考慮線(xiàn)束過(guò)孔的密封和保護，模擬線(xiàn)束的固定孔位和固定方式等，如圖1所示。三維布線(xiàn)用的主要軟件有PRO－E、UG和CATIA等。
三 插接件的選取設計
插接件是線(xiàn)束的核心部件，插接件的性能直接決定著(zhù)線(xiàn)束整體的性能，而且對全車(chē)的電器穩定性、安全性起著(zhù)決定性的作用。
（一）插接件的選取設計原則
插接件選取要保證與電器件的良好接觸，使接觸電阻降為最低，提高可靠性，優(yōu)先選用雙彈簧式壓緊結構的插接件。
根據導線(xiàn)的截面積和通過(guò)電流的大小合理選擇插接件。
發(fā)動(dòng)機艙內對接的護套，由于艙內溫度、濕度偏大且存在著(zhù)很多腐蝕性氣體和液體，因此一定要選擇防水性護套。
在同一條線(xiàn)束中若用同一種護套，其顏色一定要有區別。
基于汽車(chē)外觀(guān)的整體協(xié)調性，在發(fā)動(dòng)機艙中應優(yōu)先選用黑色或深色的護套。
為減少線(xiàn)束對接用護套的種類(lèi)和數量，優(yōu)先選用混合型件，使裝配固定方便。
對于要求性能較高的安全氣囊、ABS、ECU等用的端子插接件，應優(yōu)先選用鍍金件以保證安全可靠性。
蓄電池接頭（電瓶夾）內部為錐體，錐度為1：9；電瓶夾的材料為鍍錫銅、鍍鋅銅或鉛銻合金。
不同規格的插接件可承載的電流一般如下：1系列，10A左右；2．2或3系列，20A左右；4．8系列，30A左右；6．3系列，45A左右；7．8或9．5系列，60A左右。
（二）插接件原材料（材質(zhì)）性能分析
1．護套材質(zhì)（塑料件）
常用的材質(zhì)主要有PA6、PA66、ABS、PBT、pp等，筆者總結了它們的具體性能差異，見(jiàn)表2。設計插件時(shí)可根據不同的需求選擇不同的材質(zhì)，還可根據實(shí)際情況在塑料中添加阻燃或增強材料，以達到增強或阻燃的目的，如添加玻璃纖維增強等。
表2 插接件護套材質(zhì)的性能差異
2．端子材質(zhì)（銅件）
插接件用的銅主要是黃銅和青銅（黃銅的硬度比青銅的硬度稍低），其中黃銅占的比重較大。另外，可根據不同的需求選擇不同的鍍層。
四 導線(xiàn)的選取設計
（一）導線(xiàn)類(lèi)型的選擇
線(xiàn)束設計選用導線(xiàn)類(lèi)型重點(diǎn)考慮線(xiàn)束所處的環(huán)境和功能。例如：發(fā)動(dòng)機周?chē)h(huán)境溫度高，腐蝕性氣體和液體也很多。因此，一定要使用耐高溫、耐油、耐振動(dòng)、耐摩擦導線(xiàn)；行李廂蓋上的導線(xiàn)要在低溫下保持其彈性，所以要選用冷彈性導線(xiàn)保證其正常工作；自動(dòng)變速器上的導線(xiàn)一定要耐高溫、耐液壓油，其溫度穩定性要好；弱信號傳感器要用屏蔽導線(xiàn)，例如爆震傳感器和曲軸位置傳感器、ABS輪速傳感器等；門(mén)內線(xiàn)耐彎曲性要求高等。
汽車(chē)線(xiàn)束常用的導線(xiàn)通常使用多股絞合銅導線(xiàn)，絕緣皮為PVC絕緣材料。線(xiàn)束用導線(xiàn)要有耐溫、耐油、耐磨、防水、防腐蝕、抗氧化、阻燃等特性。
汽車(chē)線(xiàn)束常用的導線(xiàn)種類(lèi)有日標（AVSS等）、國標（QVR）、德標（FLRY）、美標等幾大系列。AVSS（AVS）導線(xiàn)的特點(diǎn)是薄皮絕緣，柔韌性較好；QVR的特點(diǎn)是絕緣皮厚，比較柔軟，延展性好；德標導線(xiàn)絕緣皮更薄，柔韌性好；美標導線(xiàn)絕緣皮一般為熱塑性或熱固性彈性體，還有經(jīng)過(guò)輻照工藝加工的?？筛鶕脩?hù)的需求和不同的工作環(huán)境選取適當類(lèi)型的導線(xiàn)。
（二）計算選取導線(xiàn)截面積
根據電器件功率的大小計算流通導線(xiàn)的電流；長(cháng)時(shí)間工作的電氣設備可選擇實(shí)際載流量60％的導線(xiàn)；短時(shí)間工作的用電設備可選用實(shí)際載流量60％－100％之間的導線(xiàn)。
根據不同的工作環(huán)境和溫度大小適當改變導線(xiàn)的截面積。
根據導線(xiàn)的走向、插接件的數量（即電壓降的大?。┻m當改變導線(xiàn)的截面積。
關(guān)于導線(xiàn)截面積的計算，也有一些專(zhuān)家總結出一些經(jīng)驗公式：
I＝P／UsA＝IρL／Ud
式中：I——電流；P——功率；Us——系統電壓；A——導線(xiàn)截面積；Ud——允許最大電壓降損失；ρ——銅電阻率；L——導線(xiàn)長(cháng)度。
或按下面經(jīng)驗公式：
I＝A×10＋8／2
允許流通電流與導線(xiàn)截面積關(guān)系經(jīng)驗理論值（比按上面公式計算值偏大）如表3所示。
表3 允許流通電流與導線(xiàn)截面積關(guān)系經(jīng)驗值
五 全車(chē)線(xiàn)束密封件（橡膠件）的設計
汽車(chē)線(xiàn)束過(guò)孔時(shí)一般運用橡膠件進(jìn)行過(guò)渡，以起到耐磨、防水、密封等作用。主要分布在以下部位：發(fā)動(dòng)機與駕駛室接口處、前艙與駕駛室接口處（左右共2處）、四門(mén)（或有后背門(mén)）與車(chē)廂接口處、油箱進(jìn)口處。
常用的材質(zhì)一般為天然橡膠、氯丁膠、硅橡膠、三元乙丙等。
天然橡膠的特性：具有良好的彈性和機械強度，有優(yōu)異的耐曲撓性，有較高的撕裂強度和良好的耐寒性。缺點(diǎn)：耐老化性不大好，不耐油和臭氧，易燃。
氯丁膠的特性：耐臭氧、耐熱老化、耐油等性能較好，具有難燃性和自熄性；但耐低溫性不好。
硅橡膠的特性：耐熱性、耐寒性和耐侯性較好；缺點(diǎn)是不耐油。三元乙丙的特性：耐侯性、耐臭氧、耐熱、耐腐蝕性、耐酸堿等性能都較好，而且擁有高強度和高伸縮率；缺點(diǎn)：粘接性較差，且彈性沒(méi)天然橡膠好，耐油性差。
比較而言，三元乙丙的綜合性能較好，所以現在汽車(chē)線(xiàn)束用橡膠件一般選用三元乙丙材料。
六 全車(chē)線(xiàn)束包扎和固定設計
（一）線(xiàn)束包扎設計
線(xiàn)束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蝕、防止干擾、降低噪聲、美化外觀(guān)的作用，一般根據工作環(huán)境和空間大小制定以下包扎設計方案。
發(fā)動(dòng)機線(xiàn)束工作環(huán)境惡劣，因此全用高阻燃性、防水、機械強度高的波紋管包扎。
前艙線(xiàn)工作環(huán)境也相對較差，大部分枝干也用阻燃性好的波紋管包扎，部分分支用PVC管包扎。
儀表線(xiàn)工作空間較小，環(huán)境相對較好，可用膠帶全纏或花纏。
門(mén)線(xiàn)和頂篷線(xiàn)工作空間較小，可用膠帶全纏，部分枝干可用工業(yè)塑料布包扎；較細的頂篷線(xiàn)可直接用海綿膠帶粘在車(chē)身上。
底盤(pán)線(xiàn)因與車(chē)體接觸部位較多，因此用波紋管包扎防止線(xiàn)束磨損。
（二）包扎用原材料的性能分析
1．波紋管
波紋管在線(xiàn)束包扎中一般占到60％左右，甚至更多。主要的特點(diǎn)就是耐磨性較好，在高溫區耐高溫性、阻燃性、耐熱性都很好。波紋管的耐溫在－40－150℃間。它的材質(zhì)一般分PP和PA2種。PA材質(zhì)在阻燃、耐磨方面優(yōu)于PP材質(zhì)；但PP材質(zhì)在抗彎曲疲勞性方面強于PA材質(zhì)。
2．PVC管
PVC管的功用和波紋管差不多。PVC管柔軟性和抗彎曲變形性較好，而且PVC管一般為閉口，所以PVC管主要用于線(xiàn)束拐彎的分支處，以便使導線(xiàn)圓滑過(guò)渡。PVC管的耐熱溫度不高，一般在80℃以下。
3．膠帶
膠帶在線(xiàn)束中起到捆扎、耐磨、絕緣、阻燃、降噪、作標記等作用，在包扎材料中一般占到30％左右。線(xiàn)束用膠帶一般分PVC膠帶、氣絨布膠帶和布基膠帶3種。PVC膠帶耐磨性、阻燃性較好；耐溫在80℃左右，降噪性不好，價(jià)格較便宜。絨布膠帶和布基膠帶材料為PET。絨布膠帶的包扎性和降噪性最好，耐溫在105℃左右；布基膠帶的耐磨性最好，耐溫最高150℃左右。絨布膠帶和布基膠帶共有的缺點(diǎn)是阻燃性不好，價(jià)格昂貴。
（三）線(xiàn)束固定設計
中央電器盒一般用鋼板條、螺栓等固定，或用電器盒本身設計的固定結構直接安裝在車(chē)身上。
各條線(xiàn)束一般用塑料扎帶、扣鉤等固定在車(chē)身孔內。車(chē)身孔大多為圓孔或橢圓孔，一般直徑為5mm、6mm、7mm不等。
各條線(xiàn)束間對接的護套一般用護套支架集體固定起來(lái)，并安裝在車(chē)身上。
