汽车线束设计 基础知识

汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线束也就不存在汽车电路。在目前，不管是高级豪华汽车还是经济型普通汽车，线束编成的形式基本上是一样的，都是由电线、联插件和包裹胶带组成。
汽车电线又称低压电线，它与普通家用电线是不一样的。普通家用电线是铜质单蕊电线，有一定硬度。而汽车电线都是铜质多蕊软线，有些软线细如毛发，几条乃至几十条软铜线包裹在塑料绝缘管（聚氯乙烯）内，柔软而不容易折断。
汽车线束内的电线常用规格有标称截面积0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0、6.0 等平方毫米的电线，它们各自都有允许负载电流值，配用于不同功率用电设备的导线。
以整车线束为例，0.5 规格线适用于仪表灯、指示灯、门灯、顶灯等；0.75 规格线适用于牌照灯，前后小灯、制动灯等；1.0 规格线适用于转向灯、雾灯等；1.5 规格线适用于前大灯、喇叭等；主电源线例如发电机电枢线、搭铁线等要求2.5 至4 平方毫米电线。这只是指一般汽车而言，关键要看负载的最大电流值，例如蓄电池的搭铁线、正极电源线则是专门的汽车电线单独使用，它们的线径都比较大，起码有十几平方毫米以上，这些“巨无霸”电线就不会编入主线束内。
在排列线束前要事先绘制线束图，线束图与电路原理图是不一样的。电路原理图是表述各个电气部分之间关系的图像，它不反映电气件彼此之间怎样连接，不受各个电气元件的尺寸形状和它们之间距离的影响。而线束图则必须要顾及各个电气元件的尺寸形状和它们之间的距离，也要反映出电气件彼此之间是如何连接的。
线束厂的技术员根据线束图做成线束排线板后，工人就按照排线板的规定来截线排线了。
整车主线束一般分成发动机（点火、电喷、发电、起动）、仪表、照明、空调、辅助电器等部分，有主线束及分支线束。一条整车主线束有多条分支线束，就好象树杆与树支一样。整车主线束往往以仪表板为核心部分，前后延伸。由于长度关系或装配方便等原因，一些汽车的线束分成车头线束（包括仪表、发动机、前灯光总成、空调、蓄电池）、车尾线束（尾灯总成、牌照灯、行李箱灯）、篷顶线束（车门、顶灯、音响喇叭）等。线束上各端头都会打上标志数字和字母，以标明导线的连接对象，操作者看到标志能正确连接到对应的电线和电气装置上，这在修理或更换线束时特别有用。
同时，电线的颜色分为单色线和双色线，颜色的用途也有规定，一般是车厂自订的标准。 我国行业标准只是规定主色，例如规定单黑色专用于搭铁线，红单色用于电源线，不可混淆。
线束用机织线或塑料粘带包裹，出于安全、加工和维修方便，机织线包裹已经淘汰，现在是用粘性塑料胶带包裹。线束与线束之间、线束与电气件之间的连接，采用联插件或线耳。联插件用塑料制成，分有插头和插座。线束与线束之间用联插件相接，线束与电气件之间的连接用联插件或线耳。
随着汽车功能的增加，电子控制技术的普遍应用，电气件越来越多，电线也会越来越多，线束也就变得越粗越重。因此先进的汽车就引入了CAN 总线配置，采用多路传输系统。与传统线束比较，多路传输装置大大减少了导线及联插件数目，使布线更为简易。
随着人们对汽车的安全性、舒适性和经济性的要求越来越高，汽车上的电器配置、功能也越来越多，所以连接各个电器件的线束也越来越复杂，成为当代汽车故障的多发环节，也因此在汽车设计和生产制造中受到越来越多的关注。下面简要阐述一下汽车线束设计流程。
1 原理图设计与计算
1.1 根据《电气设计任务书》要求的电气配置和技术要求绘制电气原理图。
1.2 根据各用电器功率确定保险容量及线径大小，同时对每个电气子系统进行载荷分
配，确定总保险的容量。
1.3 计算导线线径：依据公式（见图）
式中：I———电流，A；P———电器件功率，W；U———电压，V；
A———线径，mm2；ρ———铜电阻率（约为0.0185Ωmm2/m）；L＝导线长度，
m；Ud———允许最大的电压降损失。
同时也要考虑下列情况：
a.导线过长可适当将线径放大；
b.导线经多个插接件转接后连接到用电器的情况，考虑端子电压降较大，可适当将线径放大。
1.4 不同形式的导线具有不同的允许电流和线路电压降。
2 绘制三维布线图
2.1 根据各个电器件的位置不同，确定三维布线的形式，目前国际上通用的布线形式
一般为E 型和H 型；
2.2 模拟仿真不同区域的线束直径；
2.3 考虑线束过孔的密封与保护。
2.4 线束的固定孔位与固定形式确定。
2.5 理论上讲，一根线束连接所有的电器件是最合理的，但实际装车时是根本做不到
的，所以线束要合理分块，在方便装配的情况下，尽量采用系统化设计。
2.6 搭铁点设计在线束设计中是很重要的，否则会造成信号干扰，影响某些电器的功
能实现；根据车型不同设计成多个接地点，搭铁的设计应满足以下几点：
a.弱信号传感器的应单独且就近搭铁，保证信号正常传输；
b.各ECU 应单独搭铁，防止被干扰；
c.蓄电池负极搭铁和发动机、变速箱搭铁要慎重考虑。
3 设计二维线束图
3.1 配电盒（保险和继电器）是整车电气的核心，起到：分配负荷、集中供电、节省空间、简化线束、降低成本和方便检修的作用。一般根据需要可设计成2 到3 个。一些新开发车型的配电盒已兼有电子控制的功能；并且无触点、无保险丝的中央控制盒也将越来越有市场，TJ 走在了前沿。
3.2 导线颜色的选用依据ZBT35002《汽车用低压电线的颜色》执行。
3.3 插接件的选用
a.依据导线线径和通过电流大小选用插接件；
b.发动机舱选用密封插接件；
c.优先选用双弹簧式压紧结构的插接件，减小接触电阻。
3.4 线束包扎方式
a.驾驶室内一般用胶带间隔缠绕；
b.仪表板内一般采用胶带紧密缠绕；
c.地板上或离发动机较远的部位、一般采用阻燃波纹管包扎；
e.车门内部、行李箱门内部一般采用粘带或工业塑料布的包扎形式；
f.离发动机较近的区域有些采用穿隔热的玻璃丝套管或线束缠扎玻璃丝带。
除了以上之外，还应注意：防盗ECU 与读写线圈之间的距离，防止信号传输衰减； 各个传输信号的电器件如“氧传感器”、“爆震传感器”、“读写线圈”等应选用LE-SE 信号线或屏蔽线等线种
布线图虽然反映了电气设备在汽车上的实际安装位置，但是图上导线纵横交错，增加了读图的难度，为了使电路图更接近于实际，常需要绘制线束安装图，线束安装图把敷线图中同路的导线相对集中，形成线束。
在汽车上，为了安装方便和保护导线，将同路的许多导线用棉纱编制物或聚氯乙烯塑料带包扎线束，称为线束。
线束图是根据电气设备在汽车上的实际安装部位绘制的全车电路图。在图上，部件与部件间的导线以线束形式出现，线束图与敷线图相似，但图面双敷线图简单明了，接近实际，对使用、维修人员适用性较强。
线束安装图不详细描述线束内部的导线走向，只将露在线束外面的线头与接插器详细编号，并用字母标定。配线记号的表示方法突出，便于配线，各接线端都用序号和颜色准确无误地标注出来。线束图与电路图、敷线图结合起来使用，具有很大的参考价值。所以，现代汽车维修手册中一般都给出电路图和线束安装图。
4、线束安装图的绘制
由于线束安装图主要是以线束的形成出现的，图面的线条较少，各部件之间连接的表达就成为其主要的内容，为表达清楚导线的颜色，接头的端子代号，常需辅以线束分组和端子编号表及线束端子接线表。
（1）线束的内容
①线束的组成
汽车线束图由多个线束组成，有主线束，分线束。在图上应表现出各线束的组成，每个线束上有几个分支，每个分支上有多少根线，导线的颜色及条纹是什么。
②接线代号和接线标志
汽车上的电器数量多而复杂，为使连线正确，各个连接点都应标注接线代号和接线标志，以便于连接。
③线束的长度
线束的长度包括线束的总长、每个分支的长度和两个线端间隔的长度。
④插接器
由于线束有多条，线束与线束、分支与线束、或分支与电器之间都是通过插接器进行连接的，
应表示出每个插接器上有几条导线，每条导线位于插接器接线孔的什么位置，插接器的形状
是什么样的，相邻的几个插接器是否容易混淆。
（2）导线颜色
①名词术语
单色导线：绝缘表面为一种颜色的导线。
双色导线：绝缘表面为两种颜色的导线。
主色：双色导线中面积比例大的颜色。
辅助色：双色导线中面积比例小的颜色。
②导线的颜色和代号
导线的颜色和代号应符号表1-2-1 的规定。
表1-2-1 导线的颜色
线色 常用缩写 中文 线色 常用缩写 中文
Black BLK/B 黑色 Light Green LT GRN 浅绿
Blue BLU/BL 蓝色 Orange ORG/ O 橙色
Brown BRN/BR 棕色 Pink PNK/P 粉红
Clear CLR/CL 透明 Purple PPL/PP 紫色
Dark Blue DK BLU 深蓝 Red RED/R 红色
Dark Green DK GRN 深绿 Tan TAN/T 褐色
Green GRN/G 绿色 Violet VIO/ V 粉紫
Gray GRY/ GR 灰色 White WHT//W 白色
Light Blue LT BLU 浅蓝 Yellow YEL/Y 黄色
③导线颜色的组成
单色导线的颜色由表1-2-1 规定的一种颜色组成。
双色导线的颜色由表1-2-1 规定的两种颜色配合组成。
导线颜色的选用应优先选用单色，再选用双色。
④搭铁线
各种汽车电器的搭铁线应选用黑色导线，黑色导线除作搭铁外，没有其他用途。
⑤导线颜色的标注
导线颜色的标注采用颜色代号表示，如单色导线，颜色为红色，标注为 “R”；
双色导线，第一色为主色，第二色为辅助色，主色为红色，辅助色为白色，标注为“RW”。
（3）导线截面积
导线的截面积根据工作电流的大小来选取，对于一些电流特别小的电器，如指示灯电路，为了保证应有的力学强度，导线的截面积不得小于0.5mm2。
导线的截面积标注在颜色代码前面，单位为毫米时不标注，如：1.25R 表示导线截面积为1.25mm2 的红色导线；1.0G/Y 表示导线截面积为1.0 mm2 的双色导线，主色为绿色，辅助色为黄色。