智轨电车线束一体化设计平台研究及应用

智轨电车线束一体化设计平台研究及应用

董其爱

湖南中车智行科技有限公司 410006 湖南省长沙市

摘  要：本文结合EPLAN、WPS、中望CAD等相关电气软件，提出一种电气线束一体化设计理念，规范电气原理图绘制、线束施工图样的生成,同时进行数模转换，自动完成相关数据的导出、线束施工图转化，实现电气原理设计+数据转换+线束图绘制的一体化设计。

关键字：电气原理、数模转换、一体化设计

1引言

线束设计通常指的是整车电线、电缆以及相关的端子、连接器件等组合设计。作为新能源电车电气系统重要组成部分，线束构成车辆电气设备的连接骨架。在传统的整车电气系统开发设计过程中，首先进行电气原理图的设计，进而依据原理图实现线束施工图的转化，最终形成工程化的线束施工图样。

在设计流程中，无论是电气原理图绘制、还是施工图样的转化，皆由人工把[1]控。随着新能源电车电气系统功能需求多样化、智能化、设备模块化，车辆电气系统构成越来越复杂，面对如此复杂化的系统，单纯依靠手工绘制设计图纸，难免存在电气原理图与线束施工图、接线表转化的脱节，设计文件校核困难、出错率高、效率低下等问题[1]。

作为线束设计工程师应充分考虑设计周期缩短、成本降低、原理设计平台化及标准化的问题。本文提出基于EPLAN、WPS表格函数编程、中望CAD等自动化软件将传统电气设计转化为电气原理+数据转换+线束施工一体化设计平台。

2基于EPLAN软件的电气原理图设计

电气原理图作为线束设计及接线依据，绘制整车电气系统原理图需要对各个子部件功能电气设备的工作原理进行了解，由于整车电气设备、连接器、连接点位布局的多样性、复杂性，绘制整车电气系统原理图是一项精细而繁琐的工作，需利用相关的自动化软件对设备间的线束连接、线型、压线端子、连接器等属性进行关联，减少设计风险，本章节基于EPLAN软件对电气原理图设计进行分解介绍。

2.1子系统规划

智轨电车电气系统是一个十分庞大、复杂的系统，各子系统都具有其设计规范依据及内、外部连接属性关系。在毫无全局性功能区规划的情况下绘制如此复杂的系统，对设计人员来说是一个巨大的挑战，因此设计人员在接到整车设计任务时，首先依据整车设计规范文件、系统功能、电气设备、对外接口等信息进行系统规划，以智轨电车为例，利用“EPLAN页属性”功能可将整车电气系统分为网络与控制电路系统、高压主回路低压控制、低压配电、制动控制等关键系统，基于各子系统功能、设备连接关系、内外部电气接口等信息，完善子系统电气原理图及各系统间从属连接关系。

2.2设备连接属性

设备连接就是电气设备接口的线束连接，包括电源供电回路、信号控制回路、高压配电回路等线束，在电气原理上体现从一个设备的信号点位到另一个设备的信号的连接，相连信号点位构成一个等电位回路。但在实际连接过程中，一个等电位回路根据连接信号点数量、电气设备安装位置、所属系统的不同，往往需要分支、跨接、并接等方式处理，形成中断点。传统的原理图在表示回路中断时，不能直观的表示此信号回路的跨接始末关系、不能自动匹配两端连接属性，因此造成回路单点，给设计人员带来失误的风险和图纸校核的困难。在线束一体化设计流程中，EPLAN软件具备设备信号点位连接回路校核功能，以图1为例：当电源与电机分属系统或设备信号点位绘制没有直接连接时，会形成中断点，不能直观的表示出两个点位的连接关系，但是可将所要连接的中断点属性设置成同一“完整设备标识符”，即可自动关联回路。

图1设备连接关系示意图

同时，利用EPLAN回路自动检测匹配功能，可准确、快速定位线束回路始末关系，有利于设计人员进行调试及问题定位。

2.3线束规格、连接器属性

传统原理图的绘制只体现出设备间信号点位的连接及回路关系，在原理图转化成二维线束施工图进行成品线束的生产时，还需要在线束图中对线缆的选型、线径、端子及连接器等属性的赋值。在线束一体化设计流程中，线束属性可在EPLAN电气原理图中直接赋值，且自动生成具唯一性的线号。

如图2所示，在连接线缆上设置连接定义点，选择连接定义点—点击鼠标右键—调出连接定义点属性栏，进行线束、连接器属性配置。

图2线束规格、连接器属性配置示意图

3基于 WPS 宏函数创建线束接线表

线束的制作还需要依据线束回路、点位信息、接插件等属性定义进行，电气原理图不会直观的体现出这些属性，原理图所有回路的接线信号点位都体现在插接器孔位处，没有进行统一的管理[2]。这给线束、插接件等属性数据的调取、线束物料的收集、线束接线等工作带来不便，故而电气原理图不直接用于指导生产，必须进行相关的转化，形成直观体现线束属性的接线表。接线表需包含线型、线号、线径、源线缆端、目标线缆端、所属功能区、设备等制作参数。在传统的设计中，依靠设计者将电气原理图回路信息手工转化成接线表，这样相当于重复了原理图设备连接属性的赋值工作，增加设计者的工作量，同时还存在前后属性不一致风险，不符合一体化设计流程的设计理念。

在线束一体化设计平台中，完成电气原理图绘制后，可基于WPS 表格模板直接导出具有线束属性接线表格，完全避免人为失误造成接线表与原理图存在不一致问题。点击EPLAN软件属性栏中“工具”-“报表”-“标签”导出“输出标签”属性，按需求配置相应的模板及导出路径，导出接线表。再基于 WPS的宏函数处理转换后，对设备、线缆、接线方式属性进行筛选，可生成按相应规则排布的接线表格，其规则定义可在WPS宏函数中进行编写。

图3
WPS 宏函数接线表

4基于中望CAD软件的数模转化

中望CAD制图工具作为一种设计工具，主要用于二维设计，其具备完善的图形绘制、编辑功能，但是在数据处理方面，目前的中望CAD软件还无法自动完成庞大数据量的数模转化[3]。因此需要基于中望CAD软件功能基础上进行二次开发，增加WPS表格数据导入、分析、归类、筛选处理等功能，实现接线表数据与二维线束施工图样无缝隙对接。

新的CAD软件应具备以下属性：

（1）设备识别功能：可识别功能划分区域下的设备代号，能够列表出设备清单，并具备剔除和添加操作设备功能。

（2）电气接口识别：可识别导入数据设备的电气接口和线端连接器标号，能够列表出电气接口与设备的从属关系，并具备剔除和添加操作电气接口功能。

（3）设备接口点位识别：可识别导入数据电气接口线端标号下的信号点位信息，能够列表出电气接口标号与信号点位的从属关系，并具备剔除和添加操作具体点位功能。

通过二次开发后的中望CAD软件进行线束表数据提取、设备属性分析、电缆属性分析等操作，最终导出可用于生产、制作成品线束的施工图样。

5结论

通过EPLAN电气原理图数据导出，利用WPS、中望CAD软件将数据筛选和预处理生成已经完成连接器信息归集、线端插件外形绘制和点位关联，线束回路信息校核的线束施功样图，依据设备布局、敷线路径细化分支长度、回路拓扑完成线束施工图纸设计，可提高线束绘制效率、减少工作量、降低设计风险

参考文献

[1] 陈轶峰．汽车线束一体化设计[D]．上海：上海交通大学，2011．

[2] 贾艾琪．汽车线束图纸设计研究[J]．研究与开发，2017.11．

[3] 方 勇,陈建勋,阮景奎,周学良．基于 ObjectARX2006 和中望CAD2006 开发的汽车线束设计系统[J]．湖北汽车工业学院学报，2007．