汽车线束精益设计及布置

1. 汽车线束精益设计及布置

2. 目 录 一、汽车线束精益设计 1.1 日标线束种类和相关参数 1.2 日标线束电流容量的计算 1.3 汽车线束与融断器的匹配计算 1.4 线束起火分析 二、线束布置知识 2.1 线束布置基本要求 2.2 CATIA三维布线的基本应用 三、电器未来发展和总结 2

3. 一、汽车线束精益设计 汽车线束设计目前的现状：目前汽车产业发展越来越庞大，每年都有新 品牌加入，从而使竞争越来越激烈，每个汽 车厂都在极力降低自己的生产成本，以保持 自己的竞争优势和市场份额。 目 前 线 束 设计的误区：有些线束工程师误认为线束的保险系数越高 越好，而造成产品质量过剩。部分设计公司 为了减少设计时间，降低设计风险，在设计 时采用随意加大线径的做法。 未来线束设计工作的重点：掌握详细的线束参数，使线束设计系统化， 标准化，减少设计的随意性，争取使线束的 寿命与整车一致，减少质量过剩，从而降低 整车成本，实现精益设计。 3

4. 一、日标线束种类和相关参数 4

5. 1.1 日标线束种类和相关参数 PVC:1、PVC其实是一种乙烯基的聚合物质，其材料是一种非结晶性材料。 在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、 抗冲击剂及其它添加剂。 2、具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。 3、PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓 氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃 接触的场合。 4、生活中常见的PVC有：电缆绝缘、塑料门窗、塑料袋。 5

6. 1.1 日标线束种类和相关参数 PE:1、聚乙烯英文名称：polyethylene ，简称PE，是乙烯经聚合制得的 一种热塑性树脂。 2、聚乙烯无臭，无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温 度可达-70～-100℃),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐 具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能 优良 PVC材料 PE材料 6

7. 1.1 日标线束种类和相关参数 辐照:1、 radiation processing 采用电离辐射对材料进行加工处理的一 种工艺过程。 2、 电离辐射的能量一般远远高于材料物质中子的价健能量（可超过 几个数量级），因而电离辐射与物质相互作用时会产生包括核反 应内的各种物理、化学和生物效应。这些效应构成了电离辐射对 物质材料进行加工处理的技术基础。 3、 辐射加工有别于传统加工（如机械加工、热加工、化学加工等） 的主要特点在于：加工温升很小，是一种冷加工，有利于热敏材 料的加工；电离辐射的穿透性可对包装好的物品进行处理（例如 消毒杀虫等），或实现固相物质的反应与改性；加工体系内不需 催化剂和化学添加剂，因而产品纯净，无化学残留； 7

8. 1.1 日标线束种类和相关参数 辐照加工及其应用 8

9. 1.1 日标线束种类和相关参数 辐照交联――物理交联： 1、采用经过改性的聚乙烯绝缘料，通过挤出方式完成异体绝缘层的挤出后， 将冷却后的绝缘线芯，均匀通过高能电子加速器的辐照扫描窗口完成交 联过程。辐照交联电缆料中不加入交联剂，在交联时是由高能电子加速 器产生的高能电子束有效穿透绝缘层，通过能量转换产生交联反应的， 因为电子带有很高的能量，而且均匀地穿过绝缘层，所以形成的交联键 结合能量高，稳定性好。表现出的物理性能为，耐热性能优于化学交联 电缆。但由于受加速器能量级的限制（一般不超过3.0Mev电子束有效穿 透厚度为10mm以下。 9

10. 1.1 日标线束种类和相关参数 AV线束

11. 1.1 日标线束种类和相关参数 AVS线束 11

12. 1.1 日标线束种类和相关参数 AVSS线束 CAVUS线束 12

13. 1.1 日标线束种类和相关参数 EB线束 HDEB线束

14. 1.1 日标线束种类和相关参数 HDAV线束 AVX线束 14

15. 1.2日标线束电流容量的计算 线束的电流容量：是容许电流乘以集束线缆缩减系数得出的数值。 线束的容许电流：容许电流为不考虑因温度原因造成线缆绝缘层 表皮变 化，在设计电路时，实际应用的电流限制值，并从其 寿命的角度考虑（这个值应该根据线缆材质，环境温 度等因素以及使用寿命共同决定）。 线束容许电流计算的前提条件： 1、线束的寿命按每天3小时，10年的寿命计算。 2、线束在使用寿命期间，最大温度不超过下表给出的 容许温度。 15

16. 1.2日标线束电流容量的计算 导体容许温度表 集束线缆容许电流的缩减系数： 集束线缆容许电流的缩减系数，只能由同时通电的集束线缆 数量决定，而非集束中所有线缆的数量。通过电流不强，不 会引起温度提升的线缆，比如整流线路和电子电路，多不包 括在通电线缆数量中。 16

17. 1.2日标线束电流容量的计算 集束线束容许电流缩减系数 AVS线缆容许电流和电压降

18. 1.2日标线束电流容量的计算 AV线缆容许电流和电压降 18

19. 1.2日标线束电流容量的计算 AVX线缆容许电流和电压降 19

20. 1.2日标线束电流容量的计算 AEX线缆容许电流和电压降 20

21. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 关于导线截面积的计算，提供经验公式交流： 公式一：  A=IρL/Ud  式中： I—电流 A—导线截面积； Ud—允许最大电压降损失； ρ—铜电阻率； L—导线长度。  公式二： S=0.0185*I*L*[1+0.00393*(T-20)] /U 式中： S---线径 I---电流(A) L---导线长度(m) 0.0185---铜的电阻率(Ωmm2/m) U---电压降 (V) T---导体最高工作环境温度 0.00393---温度系数 21

22. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 P 13.8V 1、计算负载电流 I= —— × —— 12V 12V 根据计算出的负载电流，选择允许提供负载电流的连接导线的截面积。在选择电缆截面积时，应考虑到线缆的环境温度和导体容许温度。 2、根据负载电流确定融断器的额定电流 融断器的最佳电流如下表所示，融断器的最佳电流即为负载的额定 电流，但因为融断器的额定电流根据环境温度变化而变化，所以需 要根据下图来修正融断器的额定电流。 22

23. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 选择融断器时，如果负载会产生脉冲电流的情况下： 23

24. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 选择融断器时，如果负载会产生脉冲电流的情况下： 24

25. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 选择融断器时，如果负载会产生脉冲电流的情况下： 25

26. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 选择融断器时，如果负载会产生脉冲电流的情况下： 26

27. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 选择融断器时，如果负载会产生脉冲电流的情况下： 27

28. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 熔断器的计算公式： 负载电流 If = 负载特性系数 温度系数 负载峰值电流系数 × × 负 载 特 性 系 数：建议选择07-0.75（高电流型选择0.5） 负载峰值电流系 数：如果峰值电流时间小于0.3秒，选择系数为1， 如果峰值电流时间大于等于0.3秒，选择系数为0.7。 温 度 系 数：见下表 28

29. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 3、电缆与融断器的匹配原则： a、电缆在工作环境温度下的容许电流，大于融断器在工作环境温度下 的最佳负载电流。 b、极限要求为选择电缆的烟化时间和电流的曲线，应在熔断器的融化时间 和电流的曲线之上。如果遇到熔断器和电缆不在同一工作温度下的情况 时，应保证熔断器在该温度下200%额定电流时的熔断时间，小于线束在 该电流下的烟化时间。 29

30. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 例 用电器功率为40W 12V（导线的环境工作温度为70度）峰值电流时间0.35秒 熔断器的环境工作温度70度 计算导线线径和熔断器容量 1 2 负载电流 40W 13.8V If = I负载= × 12V 12V 负载特性系数 温度系数 负载峰值电流系数 × × I负载=3.83A 3.83A If = 0.7×｛1-0.15%(70-23)｝×0.7 If =8.41A 3 根据负载电流3.83A初步确定电缆的截面积为AVS0.3或AV0.5。 4 根据If 为8.41A，选择10A的熔断器。 根据“电缆与融断器的匹配原则”的a项，10A的熔断器在70度时的最佳负载电流为 10A ×0.7 ×｛1-（70 ℃ -23 ℃ ）0.15%｝，结果为6.5A，根据此参数选择电缆截面积。 5 30

31. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 例 6 通过查询“线缆容许电流和电压降”，因线缆的工作温度为70度，可以选择0.75f或0.85的AV的线束，或选择0.85的AVS线束。 7 根据“电缆与融断器的匹配原则”的b项，熔断器在70 ℃ 5秒钟的熔断电流为 10A ｛1-（70 ℃ -23 ℃ ）0.15%｝ × 200%，结果为18.59A。通过将18.59A带入上面的“线缆的熔断时间和电流”的表格中，AV和AVS的线束在18.59电流下的熔断时间都大于5秒钟。 31

32. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 AV线缆的熔断时间和电流 32

33. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 AV线缆的熔断时间和电流（40 ℃） 时间：s 33

34. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 AV线缆的熔断时间和电流 34

35. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 AVS线缆的熔断时间和电流 35

36. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 AVS线缆的熔断时间和电流（40 ℃） 36

37. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 AVS线缆的熔断时间和电流 37

38. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 AVX线缆的熔断时间和电流 38

39. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 AVX线缆的熔断时间和电流 39

40. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 AEX线缆的熔断时间和电流 40

41. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 AEX线缆的熔断时间和电流 41

42. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 熔断器的熔断时间和电流 4、与融断器匹配的电缆长度的计算 以快速融断器为例，在线束短路时，为了让融断器快速断开，线束 的短路电流应大于融断器在其工作温度下额定电流的200%（慢熔断 器为500%）。所以要求融断器匹配的电缆的电阻小于等于熔断器容 许的电阻。 42

43. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 公式为：r线≤ 12V —————— ×1000 I熔断器×200% r线 线束长度：L= —— r r= r20｛1+0.00393（T1-20)｝ I融断器=I23｛1-（T1-23)0.15%｝ 注释：r线 为与融断器匹配电缆的容许阻值（单位：mΩ) L 为与融断器匹配的电缆的长度（单位：米） r20 为20℃时的电缆导体电阻（单位： mΩ) I融断器 为熔断器在T1温度下的额定电流（单位：A) T1 为熔断器工作环境温度 43

44. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 例熔断器10A（工作温度40度）电缆AVS 0.5mm（工作温度40度） 1 2 r= r20｛1+0.00393（T1-20)｝ r= 32.7mΩ｛1+0.00393(40-20) r= 32.7mΩ ×1.0786 r= 35.27022mΩ I融断器=I23｛1-（T1-23)0.15%｝ I融断器= 10A｛1-17×0.15%) I融断器= 10A×97.45% I融断器=9.745A r线 4 3 r线≤ 12V —— L= r —————— ×1000 I熔断器×200% ≤615.7mΩ r线≤615.7mΩ L= ——------- 35.27022mΩ 5 L≤17.45m 44

45. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 熔断器和连接电缆（环境温度在40 ℃时AV和AVS电缆） 容许电缆电阻 方 界面面积（mm2) 过流 类型 额定电流 刃型熔断器 大电流熔断器 45

46. 1.3汽车线束与融断器的匹配计算 熔断器和连接电缆（环境温度在80℃时AVX电缆） 容许电缆电阻 方 界面面积（mm2) 过流 类型 额定电流 刃型熔断器 大电流熔断器 46

47. 1.4 线束起火分析 起火原因基本由以下几种引起： 1、线束的阻值大于融断器的容许的阻值，在电缆短路时因电流小于融断 器的200%，所以融断器不能立刻断开，导致电缆发热起火。 2、电缆的绝缘层破损，与车架虚接，使熔断器与线束虚接点之间的阻值 大于融断器的容许电阻，因融断器不能立刻断开，导致电缆发热起火。 3、设计错误，使电缆长期处于过载状态。 4、使用了劣质熔断器，在规定的电流下不能立刻断开。 5、用电器内部短路，因电流小于熔断器的断开电流，所以导致用电器起 火。 47

48. 1.4 线束起火分析 48

49. 2.1 线束布置基本要求 1、线束走向的注意事项 a、线束应沿着车身的边，槽，梁等部位走线，以避免线束承受压力。 b、为了降低线束的长度，尽量选择H型布线。 c、在线束过锐边或过孔时应注意保护。 d、布线时尽量避开或远离热源。 f、确保与运动件之间留有安全距离 g、车身外部插接件应注意防尘防水。 h、对于线径d小于等于35mm的线束，线束内圆角半径r应大于d。 当线径d大于35mm时，线束内圆角半径r应大于1.2d。 i、不允许出现大于300mm的隔空布线。 j、插接件尽量避免垂直布置，以防尘防水。 k、线束布置应避开燃油管路。 l、门线束的孔位要低于车身侧的孔位，以免液沿着线束流进车身内部。 49

50. 2.1 线束布置基本要求 2、线束的布置应便于安装和维修 a、所有线束的插接件应布置在手可以触及的位置，或简单拆卸 一些车身件后，可以触及插接件。 b、对于只能用一只手插拔的插接件，另一端插接件应固定在车身上。 c、在同一部位的插接件应用颜色，大小，内部定位等方法，防止错装。 d、插接件末端的线束应预留一定的长度，以便于插接件的插拔， 对于开关端的线束，建议预留80-100mm。仪表，音响，空调面板等维修率比 较高的电器件，其后端线束预留到可以容易插拔的长度。 e、保险盒的线束要留有足够的余量，以方便保险盒的拆卸。 f、线束要充分考虑可更换性，因而要根据车型的实际情况和结构，进行 合理分段。 50