20130807-汽车电气设计---汽车线束设计_程浩

汽车电气设计培训---------汽车线束设计概述培训时间：2013年08月09日培训讲师：程浩课时：1.5培训内容一．电源分配设计二．线路保护设计三．继电器的选取设计四．搭铁分配设计原则五．插接件的选取设计六．导线的选取设计七．橡胶件的选取设计八．全车线束包扎和固定设计点火开关的结构LOCK:发动机停止并且方向盘被锁定，只有该位置才能取下钥匙ACC:通过点火开关控制，点火钥匙旋转到该档时受该档控制的用电设备均能操作；IG1,IG2:即ON档,正常的驾驶位置，除去启动机受点火开关控制的设备均能操作ST:启动启动机，释放后钥匙将回到ON档，此时位置时ACC档和IG2档的负载断电，以便有更足的电量用以启动。一、电源分配设计:BAT：室内延时灯、防盗系统、行李箱灯、喇叭、位置灯、诊断系统、备用电源、危险警告灯、各个控制器的记忆电源及各种电气系统的工作电源等；ACC：电动座椅，音响系统、刮水洗涤系统，座椅加热等；IG1：后视镜调节、组合仪表、安全气囊、定速巡航系统、倒车影像、大灯及各个；控制系统（ECU、TCU、ABS、BCM、胎压报警等）的控制电源；IG2：电加热除霜、空调鼓风机ST：启动机控制电电源规定在启动瞬间卸掉挂在ACC、IG2档的负荷；即电动座椅、音响系统、刮水洗涤系统、座椅加热、空调鼓风机、电加热除霜等。满足国内一般要求的电源分配如下：线路保护就是要对导线加以保护，兼顾对回路电器件的保护。保护装置主要有熔断器、断路器和易熔线。二、线路保护设计1.熔断器的选取原则发动机ECU、ABS等对整车性能及安全影响大，另外，易受其他用电设备千扰的电器件必须单设熔断器。发动机传感器、各类报警信号灯和外部照明灯、喇叭等电器件对整车性能及安全影响也较大，但该类电负荷对相互间的干扰并不敏感。因此，这类电负荷可以根据情况相互组合，共同使用一个熔断器。对于为增加舒适性而设置的普通电器件类的电负荷可以根据情况相互组合，共同使用一个熔断器。熔断器分快熔式和慢熔式。快熔式熔断器的主要部件是细锡线，其中片式熔断器结构简单、可靠性和耐振好、易检测，所以被广泛采用；慢熔式熔断器实际上是锡合金片，这种结构的熔断器一般串接到感性负载的电路中，如电机电路。电阻型的负载与电感型的负载尽量避开使用同一个熔断器。一般根据电器件的最大连续工作电流计算并确定熔断器容量，可按经验公式：熔断器额定容量＝电路最大工作电流÷80%（或70%）。说明：连续负载：工作时间在10秒以上，间断负载：工作时间在10秒以下；峰值电流时间：如出现峰值电流时间0.2秒的为1.0,如时间0.3秒的为0.7；负载装配区域：如布置在室内则系数为1.0、如安装在保险丝盒内则系数为0.9;保险丝的安装区域：如保险丝单独连接则系数为1.0、如安装在保险丝盒内则系数为0.9。例子：喇叭的保险丝：两个喇叭的功率是70W，工作电流为5.8AFUSE≥5.8÷[1.1×0.7×0.9×0.9]=9.7A根据保险丝的实际规格可以选择10A的保险丝来保护线路2．断路器断路器最大的特点是可恢复性，但其成本较高，使用较少。断路器一般都是热敏机械装置，它利用两种金属的不同热变形，使触点开闭或自行接通。新型的断路器，使用PTC固体材料作为过流保护元件，它是一种正温度系数的电阻，根据电流或温度的高低断开或接通。这种保护元件的最大优势是当故障排除后能自动接通，不需人工调节和拆换。3．易熔线易熔线的特点是当线路通过极大的过载电流时，易熔线能在一定的时间内（一般≤5s）熔断，从而切断电源，防止产生恶性事故。易熔线也是由导体和绝缘层构成，绝缘层一般为氯磺化聚乙烯材料，因为绝缘层较厚，所以看。起来比同规格的导线粗。易熔线一般接在蓄电池直接引出的电路中。轿车常用继电器的作用是小电流控制大电流来保护开关的，如开关触点的耐电流满足负载的额定电流就可以不用继电器保护。关于汽车继电器的选择说明如下：1、根据电路系统的控制要求确定继电器的触点形式（一个触电、两个触点、常开、常闭等）2、根据额定负载电流及其它要求来选定最终端的继电器规格。三、继电器的选取设计继电器的电气参数：线圈参数：额定电压、吸合电压、释放电压、线圈电阻；触电参数：接触电阻、触电负载、最大切换电压和电流、电器寿命、引出端方式、温度范围。1.发动机ECU、ABS等对整车性能及安全影响大，且易受其他用电设备干扰，所以这些件的搭铁点一定要单设。2.对于安全气囊系统，它的搭铁点不仅应单设，而且为了确保其安全可靠，最好采用复式搭铁。其目的是其中一处搭铁失效，系统可以通过另一搭铁点搭铁，确保系统安全工作。3.无线电系统为避免干扰，也要单独搭铁。4.弱信号传感器的搭铁最好独立，搭铁点最好是在离传感器较近的位置，以保证信号的真实传递。三、搭铁分配设计原则5.其他电器件可根据具体布置情况相互组合共用搭铁点。原则是就近搭铁，避免搭铁线过长，造成不必要的电压降。6.蓄电池负极线、发动机搭铁线等因导线截面较大，因此一定要控制好线长和走向，减小电压降；为增加安全性，发动机、车身一般要单独连到蓄电池负极搭铁；7.搭铁方式：一是通过孔式接头搭铁，此法一定要在接头的尾部烤上热缩管绝缘；二是通过内部短接的护套直接搭铁。插接件是线束的核心部件，插接件的性能直接决定着线束整体的性能，而且对全车的电器稳定性、安全性起着决定性的作用。插接件的选取设计原则：1.插接件选取要保证与电器件的良好接触，使接触电阻降为最低，提高可靠性，优先选用双弹簧式压紧结构的插接件。2.根据导线的截面积和通过电流的大小合理选择插接件。三、插接件的选取设计3.发动机舱内对接的护套，由于舱内温度、湿度偏大且存在着很多腐蚀性气体和液体，因此一定要选择防水性护套。4.在同一条线束中若用同一种护套，其颜色一定要有区别。5.基于汽车外观的整体协调性，在发动机舱中应优先选用黑色或深色的护套。6.为减少线束对接用护套的种类和数量，优先选用混合型件，使装配固定方便。7.对于要求性能较高的安全气囊、ABS、ECU等用的端子插接件，应优先选用镀金件以保证安全可靠性。1、导线类型的选择线束设计选用导线类型重点考虑线束所处的环境和功能。例如：发动机周围环境温度高，腐蚀性气体和液体也很多。因此，一定要使用耐高温、耐油、耐振动、耐摩擦导线；行李厢盖上的导线要在低温下保持其弹性，所以要选用冷弹性导线保证其正常工作；自动变速器上的导线一定要耐高温、耐液压油，其温度稳定性要好；弱信号传感器要用屏蔽导线，例如爆震传感器和曲轴位置传感器、ABS轮速传感器等；门内线耐弯曲性要求高等。三、导线的选取设计汽车线束常用的导线通常使用多股绞合铜导线，绝缘皮为PVC绝缘材料。线束用导线要有耐温、耐油、耐磨、防水、防腐蚀、抗氧化、阻燃等特性。汽车线束常用的导线种类有日标（AVSS等）、国标（QVR）、德标（FLRY）、美标等几大系列。AVSS（AVS）导线的特点是薄皮绝缘，柔韧性较好；QVR的特点是绝缘皮厚，比较柔软，延展性好；德标导线绝缘皮更薄，柔韧性好；美标导线绝缘皮一般为热塑性或热固性弹性体，还有经过辐照工艺加工的。可根据用户的需求和不同的工作环境选取适当类型的导线。2、计算选取导线截面积根据电器件功率的大小计算流通导线的电流；长时间工作的电气设备可选择实际载流量60%的导线；短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%-100%之间的导线。根据不同的工作环境和温度大小适当改变导线的截面积。根据导线的走向、插接件的数量（即电压降的大小）适当改变导线的截面积。关于导线截面积的计算，也有一些专家总结出一些经验公式：经验公式1：I=P/UsA=IρL/Ud式中：I——电流；P——功率；Us——系统电压；A——导线截面积；Ud——允许最大电压降损失；ρ——铜电阻率；L——导线长度经验公式2：I=A×10+8/2允许流通电流与导线截面积关系经验理论值（比按上面公式计算值偏大）如表所示。截面积0.50.7511.52.5461016载流量60％79.511.514.51925334563载流量100％1216192432425575105汽车线束过孔时一般运用橡胶件进行过渡，以起到耐磨、防水、密封等作用。主要分布在以下部位：发动机与驾驶室接口处、前舱与驾驶室接口处（左右共2处）、四门（或有后背门）与车厢接口处、油箱进口处。•常用的材质一般为天然橡胶、氯丁胶、硅橡胶、三元乙丙等。•天然橡胶的特性：具有良好的弹性和机械强度，有优异的耐曲挠性，有较高的撕裂强度和良好的耐寒性。缺点：耐老化性不大好，不耐油和臭氧，易燃。三、橡胶件的选取设计•氯丁胶的特性：耐臭氧、耐热老化、耐油等性能较好，具有难燃性和自熄性；但耐低温性不好。•硅橡胶的特性：耐热性、耐寒性和耐侯性较好；缺点是不耐油。•三元乙丙的特性：耐侯性、耐臭氧、耐热、耐腐蚀性、耐酸碱等性能都较好，而且拥有高强度和高伸缩率；缺点：粘接性较差，且弹性没天然橡胶好，耐油性差。比较而言，三元乙丙的综合性能较好，所以现在汽车线束用橡胶件一般选用三元乙丙材料。（一）线束包扎设计•线束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蚀、防止干扰、降低噪声、美化外观的作用，一般根据工作环境和空间大小制定以下包扎设计方案。•发动机线束工作环境恶劣，因此全用高阻燃性、防水、机械强度高的波纹管包扎。•前舱线工作环境也相对较差，大部分枝干也用阻燃性好的波纹管包扎，部分分支用PVC管包扎。•仪表线工作空间较小，环境相对较好，可用胶带全缠或花缠。•门线和顶篷线工作空间较小，可用胶带全缠，部分枝干可用工业塑料布包扎；较细的顶篷线可直接用海绵胶带粘在车身上。•底盘线因与车体接触部位较多，因此用波纹管包扎防止线束磨损。三、线束包扎和固定的设计（二）包扎用原材料的性能分析1．波纹管波纹管在线束包扎中一般占到60%左右，甚至更多。主要的特点就是耐磨性较好，在高温区耐高温性、阻燃性、耐热性都很好。波纹管的耐温在-40-150℃间。它的材质一般分PP和PA两种。PA材质在阻燃、耐磨方面优于PP材质；但PP材质在抗弯曲疲劳性方面强于PA材质。2．PVC管PVC管的功用和波纹管差不多。PVC管柔软性和抗弯曲变形性较好，而且PVC管一般为闭口，所以PVC管主要用于线束拐弯的分支处，以便使导线圆滑过渡。PVC管的耐热温度不高，一般在80℃以下。3．胶带胶带在线束中起到捆扎、耐磨、绝缘、阻燃、降噪、作标记等作用，在包扎材料中一般占到30%左右。线束用胶带一般分PVC胶带、气绒布胶带和布基胶带3种。PVC胶带耐磨性、阻燃性较好；耐温在80℃左右，降噪性不好，价格较便宜。绒布胶带和布基胶带材料为PET。绒布胶带的包扎性和降噪性最好，耐温在105℃左右；布基胶带的耐磨性最好，耐温最高150℃左右。绒布胶带和布基胶带共有的缺点是阻燃性不好，价格昂贵。致谢!培训讲师:程浩培训日期:2013年08月09日