汽车线束设计及布置基础.ppt

汽车线束精益设计及布置 目录 一 汽车线束精益设计1 1日标线束种类和相关参数1 2日标线束电流容量的计算1 3汽车线束与融断器的匹配计算1 4线束起火分析二 线束布置知识2 1线束布置基本要求2 2CATIA三维布线的基本应用三 电器未来发展和总结 2 一 汽车线束精益设计 汽车线束设计目前的现状 目前汽车产业发展越来越庞大 每年都有新品牌加入 从而使竞争越来越激烈 每个汽车厂都在极力降低自己的生产成本 以保持自己的竞争优势和市场份额 目前线束设计的误区 有些线束工程师误认为线束的保险系数越高越好 而造成产品质量过剩 部分设计公司为了减少设计时间 降低设计风险 在设计时采用随意加大线径的做法 未来线束设计工作的重点 掌握详细的线束参数 使线束设计系统化 标准化 减少设计的随意性 争取使线束的寿命与整车一致 减少质量过剩 从而降低整车成本 实现精益设计 3 一 日标线束种类和相关参数 4 1 1日标线束种类和相关参数 PVC 1 PVC其实是一种乙烯基的聚合物质 其材料是一种非结晶性材料 在实际使用中经常加入稳定剂 润滑剂 辅助加工剂 色料 抗冲击剂及其它添加剂 2 具有不易燃性 高强度 耐气侯变化性以及优良的几何稳定性 3 PVC对氧化剂 还原剂和强酸都有很强的抵抗力 然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸 浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃 氯化烃接触的场合 4 生活中常见的PVC有 电缆绝缘 塑料门窗 塑料袋 5 1 1日标线束种类和相关参数 PE 1 聚乙烯英文名称 polyethylene 简称PE 是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂 2 聚乙烯无臭 无毒 手感似蜡 具有优良的耐低温性能 最低使用温度可达 70 100 化学稳定性好 能耐大多数酸碱的侵蚀 不耐具有氧化性质的酸 常温下不溶于一般溶剂 吸水性小 电绝缘性能优良 PVC材料 6 PE材料 1 1日标线束种类和相关参数 辐照 1 radiationprocessing采用电离辐射对材料进行加工处理的一种工艺过程 2 电离辐射的能量一般远远高于材料物质中子的价健能量 可超过几个数量级 因而电离辐射与物质相互作用时会产生包括核反应内的各种物理 化学和生物效应 这些效应构成了电离辐射对物质材料进行加工处理的技术基础 3 辐射加工有别于传统加工 如机械加工 热加工 化学加工等 的主要特点在于 加工温升很小 是一种冷加工 有利于热敏材料的加工 电离辐射的穿透性可对包装好的物品进行处理 例如消毒杀虫等 或实现固相物质的反应与改性 加工体系内不需催化剂和化学添加剂 因而产品纯净 无化学残留 7 1 1日标线束种类和相关参数 辐照加工及其应用 8 1 1日标线束种类和相关参数 辐照交联 物理交联 1 采用经过改性的聚乙烯绝缘料 通过挤出方式完成异体绝缘层的挤出后 将冷却后的绝缘线芯 均匀通过高能电子加速器的辐照扫描窗口完成交联过程 辐照交联电缆料中不加入交联剂 在交联时是由高能电子加速器产生的高能电子束有效穿透绝缘层 通过能量转换产生交联反应的 因为电子带有很高的能量 而且均匀地穿过绝缘层 所以形成的交联键结合能量高 稳定性好 表现出的物理性能为 耐热性能优于化学交联电缆 但由于受加速器能量级的限制 一般不超过3 0Mev电子束有效穿透厚度为10mm以下 9 1 1日标线束种类和相关参数 AV线束 1 1日标线束种类和相关参数 AVS线束 11 1 1日标线束种类和相关参数 AVSS线束 CAVUS线束 12 1 1日标线束种类和相关参数 EB线束 HDEB线束 1 1日标线束种类和相关参数 HDAV线束 AVX线束 14 1 2日标线束电流容量的计算 线束的电流容量 是容许电流乘以集束线缆缩减系数得出的数值 线束的容许电流 容许电流为不考虑因温度原因造成线缆绝缘层表皮变化 在设计电路时 实际应用的电流限制值 并从其寿命的角度考虑 这个值应该根据线缆材质 环境温度等因素以及使用寿命共同决定 线束容许电流计算的前提条件 1 线束的寿命按每天3小时 10年的寿命计算 2 线束在使用寿命期间 最大温度不超过下表给出的容许温度 15 1 2日标线束电流容量的计算 集束线缆容许电流的缩减系数 集束线缆容许电流的缩减系数 只能由同时通电的集束线缆数量决定 而非集束中所有线缆的数量 通过电流不强 不会引起温度提升的线缆 比如整流线路和电子电路 多不包括在通电线缆数量中 导体容许温度表 16 1 2日标线束电流容量的计算 集束线束容许电流缩减系数 AVS线缆容许电流和电压降 1 2日标线束电流容量的计算 AV线缆容许电流和电压降 18 1 2日标线束电流容量的计算 AVX线缆容许电流和电压降 19 1 2日标线束电流容量的计算 AEX线缆容许电流和电压降 20 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 关于导线截面积的计算 提供经验公式交流 公式一 A I L Ud式中 I 电流A 导线截面积 Ud 允许最大电压降损失 铜电阻率 L 导线长度 公式二 S 0 0185 I L 1 0 00393 T 20 U式中 S 线径I 电流 A L 导线长度 m 0 0185 铜的电阻率 mm2 m U 电压降 V T 导体最高工作环境温度0 00393 温度系数 21 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 1 计算负载电流I P 12V 13 8V 12V 根据计算出的负载电流 选择允许提供负载电流的连接导线的截面积 在选择电缆截面积时 应考虑到线缆的环境温度和导体容许温度 2 根据负载电流确定融断器的额定电流融断器的最佳电流如下表所示 融断器的最佳电流即为负载的额定电流 但因为融断器的额定电流根据环境温度变化而变化 所以需要根据下图来修正融断器的额定电流 22 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 选择融断器时 如果负载会产生脉冲电流的情况下 23 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 选择融断器时 如果负载会产生脉冲电流的情况下 24 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 选择融断器时 如果负载会产生脉冲电流的情况下 25 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 选择融断器时 如果负载会产生脉冲电流的情况下 26 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 选择融断器时 如果负载会产生脉冲电流的情况下 27 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 熔断器的计算公式 If 负载电流 负载特性系数 温度系数 负载峰值电流系数 负载特性系数 建议选择07 0 75 高电流型选择0 5 负载峰值电流系数 如果峰值电流时间小于0 3秒 选择系数为1 如果峰值电流时间大于等于0 3秒 选择系数为0 7 温度系数 见下表 28 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 3 电缆与融断器的匹配原则 a 电缆在工作环境温度下的容许电流 大于融断器在工作环境温度下的最佳负载电流 b 极限要求为选择电缆的烟化时间和电流的曲线 应在熔断器的融化时间和电流的曲线之上 如果遇到熔断器和电缆不在同一工作温度下的情况时 应保证熔断器在该温度下200 额定电流时的熔断时间 小于线束在该电流下的烟化时间 29 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 例用电器功率为40W12V 导线的环境工作温度为70度 峰值电流时间0 35秒熔断器的环境工作温度70度计算导线线径和熔断器容量 30 I负载 40W 12V 13 8V 12V I负载 3 83A 1 If 负载电流 负载特性系数 温度系数 负载峰值电流系数 If 3 83A 0 7 1 0 15 70 23 0 7 If 8 41A 2 根据If为8 41A 选择10A的熔断器 4 根据 电缆与融断器的匹配原则 的a项 10A的熔断器在70度时的最佳负载电流为10A 0 7 1 70 23 0 15 结果为6 5A 根据此参数选择电缆截面积 5 根据负载电流3 83A初步确定电缆的截面积为AVS0 3或AV0 5 3 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 31 例 根据 电缆与融断器的匹配原则 的b项 熔断器在70 5秒钟的熔断电流为10A 1 70 23 0 15 200 结果为18 59A 通过将18 59A带入上面的 线缆的熔断时间和电流 的表格中 AV和AVS的线束在18 59电流下的熔断时间都大于5秒钟 7 通过查询 线缆容许电流和电压降 因线缆的工作温度为70度 可以选择0 75f或0 85的AV的线束 或选择0 85的AVS线束 6 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 AV线缆的熔断时间和电流 32 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 AV线缆的熔断时间和电流 40 时间 s 33 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 AV线缆的熔断时间和电流 34 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 AVS线缆的熔断时间和电流 35 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 AVS线缆的熔断时间和电流 40 36 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 AVS线缆的熔断时间和电流 37 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 AVX线缆的熔断时间和电流 38 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 AVX线缆的熔断时间和电流 39 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 AEX线缆的熔断时间和电流 40 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 AEX线缆的熔断时间和电流 41 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 熔断器的熔断时间和电流 4 与融断器匹配的电缆长度的计算以快速融断器为例 在线束短路时 为了让融断器快速断开 线束的短路电流应大于融断器在其工作温度下额定电流的200 慢熔断器为500 所以要求融断器匹配的电缆的电阻小于等于熔断器容许的电阻 42 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 公式为 r线 12V I熔断器 200 线束长度 L r线 r r r20 1 0 00393 T1 20 I融断器 I23 1 T1 23 0 15 注释 r线为与融断器匹配电缆的容许阻值 单位 m L为与融断器匹配的电缆的长度 单位 米 r20为20 时的电缆导体电阻 单位 m I融断器为熔断器在T1温度下的额定电流 单位 A T1为熔断器工作环境温度 1000 43 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 例熔断器10A 工作温度40度 电缆AVS0 5mm 工作温度40度 r r20 1 0 00393 T1 20 r 32 7m 1 0 00393 40 20 r 32 7m 1 0786r 35 27022m I融断器 I23 1 T1 23 0 15 I融断器 10A 1 17 0 15 I融断器 10A 97 45 I融断器 9 745A r线 I熔断器 200 1000 12V r线 615 7m r r线 L 35 27022m L 615 7m L 17 45m 44 1 2 3 4 5 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 熔断器和连接电缆 环境温度在40 时AV和AVS电缆 方 额定电流 界面面积 mm2 过流 容许电缆电阻 类型 刃型熔断器 大电流熔断器 45 1 3汽车线束与融断器的匹配计算 熔断器和连接电缆 环境温度在80 时AVX电缆 方 额定电流 界面面积 mm2 过流 容许电缆电阻 类型 刃型熔断器 大电流熔断器 46 1 4线束起火分析 起火原因基本由以下几种引起 1 线束的阻值大于融断器的容许的阻值 在电缆短路时因电流小于融断器的200 所以融断器不能立刻断开 导致电缆发热起火 2 电缆的绝缘层破损 与车架虚接 使熔断器与线束虚接点之间的阻值大于融断器的容许电阻 因融断器不能立刻断开 导致电缆发热起火 3 设计错误 使电缆长期处于过载状态 4 使用了劣质熔断器 在规定的电流下不能立刻断开 5 用电器内部短路 因电流小于熔断器的断开电流 所以导致用电器起火 47 1 4线束起火分析 48 2 1线束布置基本要求 1 线束走向的注意事项a 线束应沿着车身的边 槽 梁等部位走线 以避免线束承受压力 b 为了降低线束的长度 尽量选择H型布线 c 在线束过锐边或过孔时应注意保护 d 布线时尽量避开或远离热源 f 确保与运动件之间留有安全距离g 车身外部插接件应注意防尘防水 h 对于线径d小于等于35mm的线束 线束内圆角半径r应大于d 当线径d大于35mm时 线束内圆角半径r应大于1 2d i 不允许出现大于300mm的隔空布线 j 插接件尽量避免垂直布置 以防尘防水 k 线束布置应避开燃油管路 l 门线束的孔位要低于车身侧的孔位 以免液沿着线束流进车身内部 49 2 1线束布置基本要求 2 线束的布置应便于安装和维修a 所有线束的插接件应布置在手可以触及的位置 或简单拆卸一些车身件后 可以触及插接件 b 对于只能用一只手插拔的插接件 另一端插接件应固定在车身上 c 在同一部位的插接件应用颜色 大小 内部定位等方法 防止错装 d 插接件末端的线束应预留一定的长度 以便于插接件的插拔 对于开关端的线束 建议预留80 100mm 仪表 音响 空调面板等维修率比较高的电器件 其后端线束预留到可以容易插拔的长度 e 保险盒的线束要留有足够的余量 以方便保险盒的拆卸 f 线束要充分考虑可更换性 因而要根据车型的实际情况和结构 进行合理分段 50 2 1线束布置基本要求 3 线束固定和保护方面注意事项a 建议两个固定点的距离不大于300mm 拐角处加固定点 b 在插接件的120mm处增加固定点 以减少插接件内的端子承受震动和线束重量 在主线束的分支处增加固定点 c 在部分位置为了保持线束与周边的间隙 使用硬管或夹板 以保证线束不变形 d 部分位置为了保证线束的方向性 应使用带定位的卡扣 e 线束