汽车线束可靠性及线束设计分析

汽车线束可靠性及线束设计分析

吕俊凤,刘欢,孟静

山东端子电器股份有限公司 山东聊城 252000

摘要：随着生产力的发展和科学技术的不断进步，人们的生活水平每天都在变化。这首先体现在人们的基本需求上。汽车作为一种合适的交通工具在日常生活中越来越受欢迎。汽车智能仓储设备也越来越完善，越来越多的新技术和电子设备不断应用到汽车上。线束系统是一种应用广泛的系统，因此，讨论汽车线束系统的可靠性具有重要意义。

关键词：汽车线束；系统设计；可靠性

前言：随着人民生活水平的不断提高，对车辆的选择提出了新的要求。汽车的安全性、实用性和油耗通常被认为是主要因素。为了更好地满足人们对上述功能的需求和标准，电气系统设计已成为现代汽车研发设计的重点。作为电气系统的主要控制部分，汽车线束在传输电力和电信号中占据着非常关键的位置，已成为影响整个汽车行驶正常运行的最关键环节。可靠性作为目前衡量产品的一项重要质量标准，越来越受到各个技术领域的重视，尤其是对于汽车线束系统而言，各部件的可靠性直接决定了整个系统能否可靠工作。因此，可靠性要求应反映在设计、制造、运输、储存和使用中。本文分析了汽车线束系统的设计和可靠性。

一、汽车线束系统设计

汽车线束系统的设计过程是复杂的，因此必须严格控制设计过程中的每一个步骤。线束系统的设计基于所设计的汽车塑料零件的布局，以实现整车的布线。具体细节可分为导线选择、颜色选择、端子选择、护套选择等。科学合理地选择这些材料可以有效地保证线束系统的合理性，最终达到节省材料、方便维护、简化布局和结构、美观的目的。

1.汽车线束设计原则

在设计汽车电路时，设计者必须遵循相关的设计原则，以确保设计的科学合理性。例如，除了质量控制外，导线的选择还需要选择具有高度识别度的导线，以区分连接不同区域的导线，并避免检测错误。同时，导线横截面积的选择必须适当。布线应遵循最短路径的原则，最后将导线安装在连接器的两侧。

2.汽车线束设计流程

汽车线束的整体过程是：汽车线束系统的第一步是阐明汽车的整体电气性能，然后根据性能绘制相关的电气开关图。在收到电气原理图后，负责人员可以在此基础上继续进行汽车线束系统的主要设计。在汽车线束系统的设计过程中，导线、端子和连接器的选择非常重要。这些方面的选择是否合理，决定了线束系统的设计是否可靠。线束系统的设计基本完成后，必须对其进行广泛测试，然后根据测试结果检查泄漏并填补缺陷。如果测试结果能够满足相关标准，则可以进一步改进设计方案，以提高线束系统的可靠性。如果可靠性不符合相关标准，则有必要重新开始汽车线束的设计，然后进行可靠性测试和识别。

3.熔断器与车用导线选择

在汽车设计过程中，熔断器和车用导线决定了汽车的安全性能。因此，熔断器和车用导线的选择是车辆设计的主要任务之一。从某种意义上讲，熔断器可以看作是一种电流保护装置，其工作原理类似于保险丝。如果车辆负载过高且内部电流过大，熔断器将融化以保护电路。现在一般熔断器可以分为电路板熔断器和大电流熔断器。

对于车辆导线，大多数车辆导线是薄壁低压导线或用乙烯基树脂绝缘的低压导线。目前，越来越多的车辆功能和更复杂的电子设备正在使用薄壁低压线路。然而，车辆用薄壁低压线路的热阻和散热一般。频繁使用时，必须选择耐热性和散热性强的材料。一般来说，车用交链聚乙烯耐热低压电线和交链乙烯树脂耐热低压电线应用较为广泛。

二、汽车线束的可靠性研究

1、电路设计的可靠性。车辆每个回路的可靠性是整个车辆电气系统可靠性的基础。由于车辆电气系统由电路组成，因此在设计电路时必须考虑可靠性要求。在汽车线束中，每个并联电路必须视为串联。只有确保所有线束电路正常，电气系统才能正常工作。在车辆电气中，通常需要多个总成和电路的参与才能执行一项功能。例如，倒车灯需要电源、电源保险丝、倒车灯、倒车灯开关、仪表、ECU控制和继电器的参与。如果其中一个程序出现故障，则倒车灯就无法正常工作。在线束总成中，每个电路的可靠性与整个总成甚至整个汽车电气系统的可靠性有关。可以得出结论，减少回路数量可以降低故障率。减少整个车辆系统的连接点和搭铁。例如，多个回路共用搭铁以减少连接点，这也可以有效提高车辆整个电气系统的可靠性，但应根据具体情况进行处理，例如将信号接地与大电流和电机接地分离，减少反电动势对信号的干扰，确保信号读取的准确性。我们应根据不同车辆系统的可靠性要求进行区分，确定整个车辆系统各部分的可靠性分配，并进行不同的设计，以有效降低成本。

2.线束保护设计可靠性。汽车线束的工作环境非常差。在腐蚀性气体和液体、湿气、高温、振动、摩擦和与其他零件碰撞的情况下，容易发生绝缘子磨损、连接松动、导体腐蚀等现象，导致断路和短路。因此，为了使线束安全可靠地工作，我们应该做好线路的保护结构，即做好线束的绑扎和固定。整个车辆的线束必须耐腐蚀和潮湿，特别是发动机舱的线束和插接件必须用耐腐蚀、耐高温和密封良好的保护材料包裹。在采取保护措施后，其他部件的线束应放置在稍微隐蔽的位置，并用线夹固定在车辆上，以防止车辆振动对其产生影响；必须保护线孔，例如设计翻边，以防止线束通过时由于摩擦损坏绝缘层。为了提高保护结构的可靠性，应在组装前对包扎材料进行环境筛选试验，以避免不合格产品进入下一环节；此外，在设计和选择过程中，应进行不同零件的环境影响和不同包装材料的加速使用寿命试验，以选择综合性能最佳的包装材料。

3.端子和连接器可靠性。端子和连接器是决定系统可靠性的重要部件，也是整个线束的重要组成部分。在分析端子和连接器的主要故障模式和失效形式后，可以采取以下措施来提高端子和连接器设计的可靠性：首先，选择合适的连接器。连接器的选择不仅应考虑连接电路的类型和数量，还应促进设备的组成。与矩形连接器相比，圆形连接器受气候和机械条件的影响较小，机械磨损较小，并与导线或电缆可靠端接。因此，应尽可能选择圆形连接器。其次，连接器中的触点越多，系统的可靠性越低。因此，如果空间和重量允许，尽量选择触点数量较少的插头。第三，在选择连接器时，应考虑设备的工作条件。这是因为在最高环境温度下工作时，插头的总负载电流和最大工作电流通常由周围环境的最高温度条件下工作时所允许的热量决定的。同时，为了降低插头的工作温度，应充分考虑插头的散热条件。例如，可以使用插头中心外的触点连接电源，这更有利于散热。第四，如果插件在腐蚀性气体和液体环境中工作，为防止腐蚀，插件应尽可能从侧面水平安装。如果条件要求垂直安装，则有必要防止止水带沿着导线流入插件，通常使用防水插件。

4、合理确定线路设计长度。一般情况下，线束各部分的长度根据电器在车身上的实际布置位置确定。线束穿过的所有位置都有固定带或孔，用于固定线束。因此，线束组件上每个分支的尺寸也极大地影响线束的可靠性。如果线束过长，不仅浪费空间和材料，而且在车辆行驶过程中容易与其他部件接触并产生摩擦，从而加速线束的磨损，导致短路等问题；如果线束太短，则会增加控制难度，甚至无法安装。有时，当线束稍短时，操作员认为可以用力拧紧导线，但这实际上给线束的安全留下了很大的隐患，容易导致单个配点和端子处松动、端子与护套松动，连接不可靠。因此，线束的设计长度必须略大于实际长度，相应的冗余度通常为3～5%。

三、结论：

汽车线束系统设计是一项全面而复杂的工作。有效提高可靠性不是空谈，需要从不同角度和方向进行认真的讨论和研究。在设计时，我们必须严格遵循可靠性的要求，为未来的制作和生产环节打下良好的基础。

参考文献：

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