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汽車線束設(shè)計的發(fā)展及供應(yīng)商選擇趨勢
發(fā)布日期:2021-10-25 內(nèi)容來源于:http://www.leitingjs.cn/
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           汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體,沒有線束也就不存在汽車電路。在目前,不管是高級豪華汽車還是經(jīng)濟(jì)型普通汽車,線束編成的形式基本上是一樣的,都是由電線、聯(lián)插件和包裹膠帶組成。汽車電線又稱低壓電線,它與普通家用電線是不一樣的。普通家用電線是銅質(zhì)單芯電線,有一定硬度。而汽車電線都是銅質(zhì)多芯軟線,有些軟線細(xì)如毛發(fā),幾條乃至幾十條軟銅線包裹在塑料絕緣管(聚氯乙烯)內(nèi),柔軟而不容易折斷。 

   

1 汽車線束設(shè)計流程 

   

       前期設(shè)計階段主要流程:整車用電負(fù)荷計算―線束原理設(shè)計―確定保險絲規(guī)格―確定繼電器規(guī)格―確定導(dǎo)線規(guī)格―確定插接件規(guī)格―線束結(jié)構(gòu)設(shè)計。


在線束前期設(shè)計階段結(jié)束以后,進(jìn)入后期確定階段:線束試制―調(diào)整設(shè)計參數(shù)―完成產(chǎn)品圖紙―制作檢驗(yàn)規(guī)則―下發(fā)圖紙和檢規(guī)。 


1.1 整車用電負(fù)荷計算 


實(shí)際消耗電流計算公式:  I = K1.K2.P/Ve (安培) 


K1―用電器的額定工作電壓(Ve)并不是其工作實(shí)際電壓。假定實(shí)際工作電壓為14.4,則用電器的實(shí)際消耗電流應(yīng)為額定電流乘以系數(shù)K1(K1=14.4/Ve) 


K2―用電器工作時間相對發(fā)動機(jī)工作時間系數(shù) 


P ―用電器額定功率 


Ve―用電器額定電壓(Ve=12伏) 


進(jìn)行整車用電負(fù)荷計算的目的:確定發(fā)動機(jī)功率、確定蓄電池規(guī)格(容量),確定總保險及分路保險,確定導(dǎo)線截面積。這里不能將所有用電設(shè)備額定電流值一一疊加起來,而是按一定的比例系數(shù)來計算。 


1.2 線束原理設(shè)計 


是將車上所有用電設(shè)備通過導(dǎo)線、保險絲、繼電器、開關(guān)以及控制裝置,正確地與汽車電源連接起來,并確保每個電器設(shè)備都能正常工作的一種連線方法的設(shè)計。原理設(shè)計的實(shí)質(zhì)就是合理配電的設(shè)計,是將汽車蓄電池或發(fā)電機(jī)的電能以怎樣的供電方式分配給用電設(shè)備的設(shè)計。主要有以下幾種典型控制:


(1) 點(diǎn)火開關(guān)控制 


ACC:用來接通與發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、汽車行走無關(guān)的那些電器設(shè)備。如點(diǎn)煙器、電子鐘、收放機(jī)、后視鏡等。 


ON:用來接通與發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、汽車行走有關(guān)的那些電器設(shè)備。如點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、儀表、刮水器、洗滌器、暖風(fēng)、空調(diào)、后除霜、電動窗、ABS系統(tǒng)、安全氣囊、各種控制器等等。 


(2) 專用開關(guān)控制 


地控優(yōu)于火控:一般情況下,開關(guān)控地不控火。


(3) 繼電器控制 


控制原則:小電流控制大電流、時序控制。 


(4) 控制器控制 


按各類控制器接線原理供電:弄清控制器各插腳定義,弄清所需電源類型,嚴(yán)格遵守供應(yīng)商提供的原理圖接線。 


1.3 確定保險絲規(guī)格


(1) 保險絲的種類 


慢熔保險絲:用于電機(jī)電路或大電流電路; 


易熔保險絲:用于一般回路,適用范圍廣,成本低;


雙金屬片保險絲:用于電機(jī)電路,可恢復(fù)使用; 


易熔線:用于電源電路蓄電池與總保險之間; 


熱敏電阻保險絲:用于電機(jī)電路,尤其是易發(fā)熱、易堵轉(zhuǎn)電機(jī),可恢復(fù)使用,成本高。 


(2) 保險絲選擇原則 


總保險:保險絲的熔斷電流是整車用電量的1.2-1.5倍;


一般負(fù)載:保險絲的熔斷電流是負(fù)載額定電流的3倍左右;


電機(jī)負(fù)載:保險絲的熔斷電流是電機(jī)額定電流的4倍左右。 

   

1.4 確定繼電器規(guī)格 


按功能分:常開型、常閉型、轉(zhuǎn)換型 


按結(jié)構(gòu)分:彈片式、吸入式 


普通繼電器(無抑制干擾元件) 


新型繼電器(帶抑制干擾元件) 


繼電器選擇原則:按照需求確定種類;電流值是用電設(shè)備的4倍左右;考慮抗干擾問題。 


隨著汽車電子產(chǎn)品越來越多,抵抗電磁干擾已成為電器設(shè)計中必須考慮的問題,選擇新型繼電器可以釋放因繼電器吸合與斷開而產(chǎn)生的反向電壓,把對其他電氣回路的干擾降到最小。 


電機(jī)電路:尤其是容易產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)的電機(jī)電路優(yōu)選二極管并聯(lián)型,對于有LED照明的驅(qū)動電路、電子元件控制電路等優(yōu)選二極管并聯(lián)型。該繼電器釋放反電壓能力優(yōu)于電阻并聯(lián)型。


一般電路:極小電機(jī)電路選擇電阻并聯(lián)型即可。并聯(lián)電阻值的大小對抑制干擾會有不同的效果。 

   

 1.5 確定導(dǎo)線規(guī)格


(1)  導(dǎo)線特性 


 根據(jù)不同的規(guī)格導(dǎo)體最高允許溫度可達(dá)80℃或120℃。 


汽車線束內(nèi)的電線常用規(guī)格有標(biāo)稱截面積0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0、6.0等平方毫米的電線,它們各自都有允許負(fù)載電流值,配用于不同功率用電設(shè)備的導(dǎo)線。以整車線束為例,0.5規(guī)格線適用于儀表燈、指示燈、門燈、頂燈等;0.75規(guī)格線適用于牌照燈、前后小燈、制動燈等;1.0規(guī)格線適用于轉(zhuǎn)向燈、霧燈等;1.5規(guī)格線適用于前大燈、喇叭等;主電源線例如發(fā)電機(jī)電樞線、搭鐵線等要求2.5至4平方毫米電線。這只是指一般汽車而言,關(guān)鍵要看負(fù)載的最大電流值,例如蓄電池的搭鐵線、正極電源線則是專門的汽車電線單獨(dú)使用的,它們的線徑都比較大,起碼有十幾平方毫米以上,這些“巨無霸”電線就不會編入主線束內(nèi)。 


(2) 導(dǎo)線與保險絲的匹配    


根據(jù)保險絲定線徑;保險絲值要小于線束所承受的最大電流值;大保險絲不能保護(hù)小線徑。 


 (3) 導(dǎo)線顏色 


①導(dǎo)線顏色的組成:單色導(dǎo)線的顏色由上表規(guī)定的一種顏色組成;雙色導(dǎo)線的顏色由上表規(guī)定的兩種顏色配合組成;導(dǎo)線顏色的選用應(yīng)優(yōu)先選用單色,再選用雙色。 


②搭鐵線:各種汽車電器的搭鐵線應(yīng)選用黑色導(dǎo)線,黑色導(dǎo)線除作搭鐵外,沒有其他用途。 


③導(dǎo)線顏色的標(biāo)注:導(dǎo)線顏色的標(biāo)注采用顏色代號表示,如單色導(dǎo)線,顏色為紅色,標(biāo)注為“R”;雙色導(dǎo)線,第一色為主色,第二色為輔助色,主色為紅色,輔助色為白色,標(biāo)注為“RW”。 


④導(dǎo)線顏色選擇基本要求 


導(dǎo)線符合國家顏色標(biāo)準(zhǔn); 


線色唯一性:在附近插座中無相同顏色;若線色唯一有難度,線徑區(qū)分大的可用同色; 


局限性:即同一功能(同一個插座上)最好導(dǎo)線基色相同,輔色不同,采用雙色線(基色占三分之二,輔色占三分之一)。 

   

1.6 確定插接件規(guī)格


(1) 插接件的規(guī)格


線與零件連的接插件:由電器設(shè)備決定。


線與線連的接插件需要選擇。 


(2) 插接件選擇過程 


按電流及線徑定連線端子型號,按導(dǎo)線根數(shù)確定插件型號。 


①孔位有預(yù)留 


②同功能端子:插腳位置相近 


③排列順序:先外后內(nèi) 


④預(yù)留孔要分散:有利于散熱 


 ?、莶迥_的原則:大小電流間隔開 


1.7 線束結(jié)構(gòu)設(shè)計 


(1) 確定保險絲盒和繼電器安裝位置(維修方便為前提) 


(2) 導(dǎo)線分布設(shè)計(根據(jù)總布置要求布線并進(jìn)行合理分段)


(3) 導(dǎo)線尺寸設(shè)計 


主干尺寸:寧短不長,以減少導(dǎo)線電阻(受車身限制); 


分支尺寸:寧長不短,考慮可裝配性; 


運(yùn)動部件:抽頭尺寸要留有足夠抖動量,一般3-5mm。如:發(fā)動機(jī)上電器件。 


(4) 線束保護(hù)設(shè)計 


在線束前期設(shè)計階段結(jié)束以后,就進(jìn)入后期確定階段流程。主要是繪制線束圖及試制。在排列線束前要事先繪制線束圖,線束圖與電路原理圖是不一樣的。電路原理圖是表述各個電氣部分之間關(guān)系的圖像,它不反映電氣件彼此之間怎樣連接,不受各個電氣元件的尺寸形狀和它們之間距離的影響。而線束圖則必須要顧及各個電氣元件的尺寸形狀和它們之間的距離,也要反映出電氣件彼此之間是如何連接的。  


2 線束平臺化設(shè)計    


(1) 在成本變化不明顯的前提下,只要能使線束種類減少,提高通用性的設(shè)計都統(tǒng)稱為線束平臺化設(shè)計。 


(2) 平臺化設(shè)計包括:配置平臺、設(shè)計平臺(零部件整合與線束自身平臺)。線束設(shè)計工程師最困惑的就是BOM表繁多的線束種類,這給物料采購、裝配車間帶來了極大麻煩。能否將多種變型車按配置特點(diǎn)分成幾個平臺,一般情況,同系列車型最多不超過三個平臺。    


3 汽車線束的發(fā)展 


隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展,電子控制單元(ECU)指揮的部件日益增多,比如:發(fā)動機(jī)電噴系統(tǒng)、ABS裝置、安全氣囊、遙控門鎖、電子防盜、衛(wèi)星導(dǎo)航、智能通訊、電動方向盤伸縮與傾角調(diào)節(jié)系統(tǒng)等等。隨著集成電路和單片機(jī)在汽車上的應(yīng)用,一種新的概念――汽車電子控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)CAN的概念也就應(yīng)運(yùn)而生了。 


通過總線網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)控制。為乘駕人員提供更加全面的服務(wù)信息,以及更加人性化的控制??偩€控制可以通過末端控制器升級或軟件升級實(shí)現(xiàn)對市場的需求做出快速反應(yīng)。因此,傳統(tǒng)線束必將被CAN總線替代已成為汽車發(fā)展的必然趨勢。一線多用制將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一線一用制。 


   和全球汽車線束一樣,中國汽車線束產(chǎn)業(yè)中,日本企業(yè)占了60%左右的份額;其次是韓國廠家,裕羅、京信、悠進(jìn)三大廠家占了15%左右的份額。2009年銷售額超過1億人民幣的廠家有42家,只有5家本土廠家,其余都是合資或外資廠家。本土廠家以鶴壁的天海集團(tuán)最為優(yōu)秀,其次是昆山滬光、南通友星、江淮新發(fā)、華晨泰安。江淮新發(fā)和華晨安泰都是整車廠的關(guān)聯(lián)廠家。 


3.1 線束產(chǎn)品生產(chǎn)特點(diǎn) 


(1) 原料供貨半徑短:具備原線生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和原線成本控制力;


(2) 自制率高:具備汽車級連接器技術(shù)能力; 


(3) 生產(chǎn)工人比例高:人工成本所占總成本比例高; 


(4) 供貨半徑短:具備快速反應(yīng)/更改能力。 


3.2 線束產(chǎn)品供應(yīng)商選擇及報價條件 


多方選擇供應(yīng)商的目的是降低線束采購成本,線束產(chǎn)品在整車開發(fā)中具有車型平臺的依賴性,即同一平臺線束供應(yīng)商基本不變。在綜合考慮供應(yīng)商設(shè)計能力、質(zhì)量保證能力、生產(chǎn)能力后,供應(yīng)商核心競爭就在產(chǎn)品價格上。


3.3 線束行業(yè)狀況 


   (1) 線束企業(yè)數(shù)量多,單體規(guī)模小 


總體來看,我國國內(nèi)自主品牌線束行業(yè)具有數(shù)量多、規(guī)模小的特點(diǎn)。目前,我國線束廠家有數(shù)千家之多,線束行業(yè)生產(chǎn)集中度低,前10名的線束制造商企業(yè)所占的市場份額也不過在13%左右。雖然說有市場就有需要,但是更多的新線束廠家沒有一定的技術(shù)實(shí)力作為支撐,沒有完善的服務(wù)體系網(wǎng)絡(luò),沒有明確的發(fā)展方向,這些線束廠家更多的是跟風(fēng)隨流,注定在線束行業(yè)難以長足發(fā)展。當(dāng)前的線束行業(yè)魚龍混雜,中國線束行業(yè)仍然需要經(jīng)過一個長期的全球化、市場化的洗禮,才能出現(xiàn)一批具有規(guī)模的、市場競爭力的大型線束生產(chǎn)廠家。與此同時,歐美等發(fā)達(dá)國家的線束行業(yè)經(jīng)過了上百年的發(fā)展歷史,在經(jīng)濟(jì)一體化的過程中,行業(yè)兩級分化明顯,市場集中度比較高,形成了國際知名的線束大品牌,這些品牌都占據(jù)著本國線束市場銷售的絕大部分份額。根據(jù)國際上發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的狀況,我國線束企業(yè)必須做強(qiáng),以做強(qiáng)為基礎(chǔ),不斷在市場處于低潮期展開資本運(yùn)作,做大企業(yè),否則未來命運(yùn)很難衡量。同時,中國經(jīng)濟(jì)全球化和線束行業(yè)走向成熟相伴而行,那么必須將線束行業(yè)放入全球化的背景中思考,自加壓力,加速奔跑,強(qiáng)身壯體成為市場領(lǐng)導(dǎo)者。 


(2) 線束市場競爭激烈,價格戰(zhàn)為主要營銷手段 


由于線束行業(yè)的整體集中度不高,且線束產(chǎn)品技術(shù)含量較低,價格競爭便成為營銷的主要手段。惡性價格競爭的一個直接后果就是嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量。一些企業(yè)為了降低成本,就有可能采用質(zhì)次價低的原材料,從而致使線束產(chǎn)品質(zhì)量下降,影響工程質(zhì)量。更有些低報價的企業(yè)也可能不能按時交貨,影響交期。


參考文獻(xiàn) 


[1]汽車電路系統(tǒng)設(shè)計基本思路分享. 


[2]汽車線束設(shè)計基礎(chǔ). 


[3]2011-2015年中國汽車線束市場運(yùn)行態(tài)勢與發(fā)展前景預(yù)測報告. 


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