汽车线束设计可靠性研究

1、    汽车线束设计可靠性研究    刘冬冬摘 要：要实现车辆的各种功能，并对车辆行驶的安全起到良好的保护，汽车当中的线束设计具有非常重要的作用。就整个汽车的电气系统来讲，线束是整车电路的网络主体，而线束当中的各个回路则是保证其稳定性的基础，因此在对汽车的电气回路设计过程当中，必须要对汽车的电气回路的可靠性有着很高的要求。本文主要针对汽车线束的可靠性问题展开研究，将可靠性知识应用到汽车线束设计中，主要对线束回路、端子可靠性、接插件和线束保护可靠性进行分析，并提出合理解决方案。关键词：汽车线束；设计；可靠性1提高整车电路设计的可靠性的方法就整个汽车的电气系

2、统来讲，线束是整车电路的网络主体，在车辆的线束当中，应将各个线路以并联的形式进行连接，并以串联的整体看待，电气系统的正常工作，需要各个回路的正常工作。在汽车的电气系统当中想要完成一项功能，通常需要多个回路的共同参与，例如，要使得倒车指示灯系统能够正常的工作，就需要电源、仪表、继电器、开关等多个系统的参与，只要其中一个出现故障，就会导致倒車指示灯的不正常工作。线束中的每个回路都影响着整个系统的可靠性，因此可以说，减少回路的数量是能够降低故障几率的。那么如果在汽车的线束设计当中减少回路，就可以使得电气系统的可靠性得到加强，但与此同时我们应充分的认识到，要减少线束总成当中的回路，并不能以牺牲安全、排

3、放或舒适等为代价，而是要做到对系统的合理优化，提高其可靠性。在系统当中，可以利用减少连接点的方式提高系统的可靠性，但针对不同的情况，应有不同的应对措施，例如将信号接地线与电机接地线分开，确保信号读取准确等。在汽车的各种系统当中，不同的功能对于可靠性的要求也是不不同的，关系到车辆行车的安全以及基本功能的，往往需要非常高的可靠性，例如安全气囊系统、abs系统等等，而附属功能的系统，则对可靠性的要求较低，例如音响、空调等系统，这些系统一旦出现故障，并不会对车辆的正常行驶造成严重的影响，因此，根据车辆的不同系统，也需有区别的去对可靠性进行要求，这样做的原因是为了有效的降低成本，最大的提升效益。2 提高

4、端子的可靠性设计及分析2.1 电接触理论电接触理论有几部分组成：接触电阻和接触表面膜层；摩擦与摩损；弹性零件设计；接触表面镀层研究；微振动对接触可靠性的影响。1）触电阻和接触表面膜层：连接器的电传导过程是通过接口之间的接触实行的，但实际上，接触面并不是完全光滑的，而是表面粗糙不平，导致实际接触面积大大减小，除此之外，金属表面由于会有氧化膜或其他膜层导致不能导电。在实际接触面积中，金属间的接触或准金属接触在介面膜被压破或电压击穿的地方形成。于是，当电流通过接触件接口时，在导电斑点处会有大量集中电流，引起导电斑点附近的电流发生收缩，这种现象称为“收缩电阻”记作rc。如果电流通过导电斑点时有含有极薄

5、的准金属接触电子通过薄膜时还会遇到另一种附加电阻，称为“膜层电阻”，用rf表示。则接触电阻rk可表示为：rk=rc+rf。2）摩擦与磨损，汽车连接器插针与插孔之间的摩擦和磨损会而导致接触表面不在光滑，形状粗糙变形，还会附有热量产生。随着将表层的镀层的磨损，会导致接触不良。3）接触表面镀层，汽车连接器的端子底端通常要进行镀镍处理，镍发生氧化形成的氧化层对端子底层起到了保护作用。如果对于可靠性要求较高的部位必须镀金防止过度氧化。2.2 端子的材料选用连接器的判断指标为是否具有稳定的接触面积。这些对于端子有几点要求：（1）插拔寿命要求；（2）在温度和振动条件下的负荷要求；（3）在恶劣环境下工作要求端

6、子的制造材料多种多样，可以更具具体端子类型、插拔频度和环境等因素选择。连接器电阻组成如下：r=r1+r2+r3。r1表示导体电阻，是整个端子实测电阻之和，大小是由端子材料、横截面积、端子长度决定的。r2为收缩电阻。端子在护套中进行接触传递电信号，导电斑点附近发生电流收缩，称为“收缩电阻”。r3为膜层电阻。接触件表面受腐蚀及灰尘中有害物质使接触表面产生膜层，形成膜层电阻。通过实验探讨接触压力、材料对接触电阻的影响（1）接触电阻影响能力研究：实验仪器及方案：实验所用接触电阻测试仪器的测量精确度度为1毫欧。实验参数：测试电流10ma，开路电压20mv。通过改变接触件相互接触面大小，并绘制研究了接触电

7、阻和接触面大小的关系图，得出结论如下，接触电阻无法通过正向力的增加而减少，接触端半径对接触电阻大小影响也不大，只和其自身特性有关。汽车连接器的设计关键在于降低接触电阻，可以使用高导电率端子材料，选择截面积较大的端子等有效方法。（2）影响接触电阻的生产能力研究：根据上面的分析，端子表面粗糙度和端子膜层厚度可能影响接触电阻的因素。根据实验要求，选取两种相同端子，一组不经过处理，其表面粗糙度为ra0.7，作为样品1，样品2使用处理过后表面粗糙度为ra1.5的端子。采用酸洗除油，提高端子清洁度的样品作为a，另一组未处理的端子，记为样品b。用样品1、样品2与样品a、样品b分别组装成产品，然后两两组合，分

8、别测出相应的接触电阻。并且记录。根据数据可以分析出以下结果：端子表面粗糙度和端子膜层厚度对接触电阻有一定的影响。端子表面粗糙度提高或将端子表面处理使膜层变薄都可以显著提高制成能力指数，从而降低接触电阻。3提高线束保护设计的可靠性的方法在车辆的整体环境当中，线束的工作环境可以说是最为恶劣的，它需要在具有腐蚀性的液体或者是气体的各种存在，并常常需要经受高温、碰撞等情况，在这种工作环境之下，常常就会出现绝缘体磨损或者是导线腐蚀等现象，从而导致短路，而如果想要让线束能够进行良好的工作，也就需要做好相应的保护设计。从整车来讲，线束应具有防护措施，在线束布置时，须远离热源并控制好长度与走向。每一段线束都应

9、做好固定，以免由于车辆的震动使得线束与周边零件干涉，而对其稳定性带来不良的影响，尤其是在线束过车身孔处，应采用过孔胶塞对其进行保护，防止线束被割伤或者漏水漏灰等问题发生。必对线束进行外包扎设计，可起到耐磨、防割、防腐蚀等作用，从而要提高线束的可靠性。线束的包扎材料有多种类型，在环境比较恶劣且周围零件较多的高温区域，应选择耐温等级高的波纹管包扎，如发动机舱的线束。驾驶舱内的线束，环境相对较好，则可采用pvc胶带或者绒布胶带等进行包扎。总之，应根据具体环境采用不同的包扎材料对线束进行包裹、保护。4结语本文通过将可靠性知识融合到汽车线束设计中，提出汽车线束系统可靠性方法。对于汽车可靠性设计提出了一些可行性方案。根据线束所处环境，确定线束的安装和固定方式及防护材料的选择。汽车产品的可靠性设计，能保证环境性能要求和机械性能要求，电性能，可靠的连接和信号的正确传输，以保证电子器件及开关正