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汽车线束布置设计要求,附典型案例分析及解决方法!

汽车逐渐成为人们日常生活中必不可少的工具,汽车保有量的增加带来的汽车故障频次也不断上升。电器功能故障、失效等因线束而产生的问题车辆也比较多,给车主和汽车厂家都造成了不小的财产损失。另一方面,汽车电器功能不断增多,对于电器的要求不断增多。如何在不大的整车空间结构中放入不断增大体积的电器件呢?

汽车线束设计应该如何做才可以降低线束产品的失效概率,减少车辆的故障频次呢?以下介绍了几点常见的线束失效模式,并尝试提供了一些解决方式。

常见线束失效模式
1线束动态干涉线束布置在两个相对运动的零部件之间(如发动机过渡至整车段线束,从底盘悬架过渡至车身的电子手刹线等),当布置不合理时,线束会和周边运动零件干涉,导致线束磨损或断裂的情况。2线束压破或挤压线束在经过狭小的空间时被周边零部件挤压导致线束有破皮、短路或断路的情况。3接插件或端子进水在驾驶舱外(湿区)的接插件或接地端子由于布置位置不合理或防水等级不满足要求,导致水进入插件或导线内部,造成电气功能失效的情况。4线束脱落由于线束固定方式不合理,导致线束在整车运动过程中脱落,使车辆有异响。5线束无法拆装线束布置设计时未考虑到装配空间或拆卸维修性,出现线束装配困难或无法维修的情况。6热老化线束布置时未有效躲避热源,或未使用耐高温的导线或防护材料,导致线束出现破损、绝缘皮融化等情况。7线束尺寸不合理线束过短,导致导线受力,端子或插件脱出,引起电气功能失效;线束过长,导致线束与周边件干涉磨损,引起电气功能失效或火灾。8线束出线方向不合理线束扭曲,导线长时间受拉扯易折断,引起电气功能失效。
防止线束失效方式
1工艺方面要求①相邻线束接插件应做好防错特征识别,如大小、颜色、槽口等,保证正确的安装状态。
②为防止工人受伤或线束刮伤,线束排线应避免尖锐边缘。
③避免盲操,全部线束插件和固定点装配应该是可见的。
④钣金过孔径应至少大于1.3倍的通过该孔的最大接插件尺寸以及线束分支。
⑤部分零件在接插件对插时需考虑装配余量,保证正常装配或拆卸维修(如连接数字仪表、娱乐主机分支等),同时确保有足够的空间吸收装配余量,避免挤压线束。
⑥诊断口插件附近应有充足的间隙以保证调试设备的插件可以方便接插。

2布置走向要求
①线束应沿边、沿槽(车身上设计的线槽)布置,避免斜线布置、交叉布置,避免线束直接承受压力,尽可能避开燃油管、制动管,不能与管路交叉或接触。

②线束与静止零件之间要保持15mm以上的空间;与运动部件包络需保证至少30mm空间;与螺栓头部的间隙需至少保证15mm以上,或选用带保护帽的螺母。据实际情况设置防护措施,保证线束不受损伤。

③一般卡扣固定点之间间距≤200mm,振动部位根据部件运动行程合理确定;接插件不允许悬空不固定,固定孔或支架需要防旋;接插件需要固定点固定,不能悬空,若有插件预留,湿区部分不允许预留插件,干区部分插件可使用胶带回缠。

④运动、振动区域线束禁布置线束分支和打卡点,考虑动力总成的振动量(X、Y、Z向振动量),保证动力总成与线束不干涉,过渡段线束需考虑振动余量以及周边零件间距,和周边零件间距至少30mm,过渡段尺寸适当放长,过渡段长度建议不小于200mm。过渡段线束严禁严重弯折或扭曲,在静止状态下过渡段线束走向应平顺,且两端的固定卡子不能受应力。过渡段线束不允许直接连接用电器。机舱和动力线束inline原则上布置在车身端(静止端),inline两端都需在车身端增加固定点,避免动力总成振动时拉扯插件尾部。

⑤穿过防火墙的线束走向,一般采用方式②,这样水不会通过线束之间的缝隙进入室内。座椅下方线束需要考虑座椅移动包络,保证运动余量,同时避免线束在座椅运动过程中外露、拉扯、干涉。
3温度要求
一般温度60℃~80℃,电线采用耐温85℃;温度80℃~100℃采用耐温100℃的电线;100℃~120℃采用耐温150℃的电线,或使用120℃的电线,并选择隔热保护物进行防护。

原则:线束尽量避免穿过高温区,降低线束成本(耐温越高的电线成本越贵,同时也根据使用电线的标准选用耐温导线)。
4防水要求
整车湿区选择防水接插件或卡子,干区选择不防水接插件或卡子。

底盘及湿区应充分考虑接插件布置位置及布置方式,湿区接插件要求水平布置,避免垂直布置,防止插件尾部积水。

离地间隙300mm以下的插件必须满足S3防水等级,高于300mm视情况确定(涉及整车安全功能的电器件要求S3)。

5搭铁要求
①接地端子需有限位防旋结构,保证装配一致性,搭铁端子的防旋钩插入钣金孔内。

②各零部件采取就近接地原则(若电气信息表要求接地回路连接至控制器,则需按照电气信息表要求连接)。

③功率地和信号地分开接地,若确实有功率地和信号地共用接地点的情况,需要对应用电器责任人和线束责任人共同评估。

④安全类、容易受干扰的电器须单独接地。搭铁点之间距离在不影响拆装的前提下尽可能大,需根据实际布置情况确定,若受空间限制,需保证不影响装配。

⑤搭铁点布置位置较近,需考虑防错装方案,如调整不同搭铁分支尺寸长度,避免错装。

⑥接地点所在的车身金属表面应能保持在老化、温度周期变化、湿度、泼溅、喷洗、疲劳等各种环境条件下正常有效的整体连接性。

⑦搭铁端子选型时同一个接地点可选择单个或者两个互扣类型的搭铁片进行安装。

⑧避免液体在接地端子附近聚集,接地点位置优先选择干区或者湿区垂直平面,也可选择在不容易被泼溅,冲洗到的位置。

⑨接地点不能设计在螺栓接头、门锁、四门两盖等活动零件或连接件部位,不要在零部件的附属螺钉上搭铁。

⑩搭铁点表面清洁平整,不得有灰尘、水渍、油渍、焊渣等。禁用装配孔、工艺孔搭铁,也不允许与其他零件共用安装点。
6电磁兼容性要求
①缩小线束回路面积,尤其是骚扰件的电源线、地线和信号线。装配好后的线束不得盘绕成圈。连接干扰源和敏感部件的线束不宜在同一分支。

②低压线束布置不靠近高压线束、不与高压线束并行走线,若不得不靠近或穿越高压线束,需要垂直于高压线。

③全车高低压线束应分隔走线,以降低高低压线束系统之间的耦合。同一部件的地线与电源线应紧靠并排走线。

典型案例及解决方案01车辆抖动导致接插件连接不可靠
故障现象:发动机熄火,无动力。原因分析:动力总成线束和机舱线束inline固定在发动机上,此位置振动大,引起接插件偶发性接触不良,引起发动机熄火失去动力。整改措施:机舱和动力线束inline插件布置在车身端(静止端),inline两端都需在车身端增加固定点,避免动力总成振动时拉扯插件尾部,进而影响接插件连接可靠性。02插件进水导致电器故障
故障现象:空调压缩机自动开启,无法关闭。原因分析:空调压力传感器布置在湿区较低的位置,且传感器插座垂直朝上布置,线束端插件装配好后插件尾部垂直朝上,车辆涉水或下雨时水滞留在插件及插座匹配的缝隙内,并渗进插座内,导致压力传感器短路,回路处于常通状态,进而导致压缩机一直处于工作状态。整改措施:将压力传感器位置调整至轮毂包处,此处位置较高,不易沾水,同时将传感器水平布置,使得水在自然状态下无法进入插座内。03保险烧蚀导致整车用电器断电
故障现象:整车低压用电器断电。原因分析:机舱保险盒电源线束布置经过蓄电池托盘翻边,线束无固定,又无保护材料包裹,车辆运行过程中由于抖动导致线束和锋利翻边摩擦,最终引起回路短路,保险丝烧蚀,导致整车断电。整改措施:更改电源线束走向,远离锋利翻边,同时增加耐磨胶带包裹。04异响
故障现象:D车型在车辆运行时,内后视镜后的支臂盖内有异响。原因分析:支臂盖内预留有选装功能的线束插头,未固定,导致车辆在行驶过程中插件和周边零件碰撞导致异响。整改措施:预留分支使用海绵包裹并固定,有效解决异响问题。05湿区线束压接点进水导致车窗功能故障
故障现象:主驾车窗出现无法上下调节的故障现象。原因分析:车辆已使用一段时间,门板内属于湿区,门线束导线压接没有使用防水热缩管,导致水滴顺着线束渗进压接点,使得压接点出现生锈、铜绿,最终导致导线回路锈蚀断开,引发故障。整改措施:湿区部分导线压接点必须使用防水热缩管包裹,规避进水问题。

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