汽车线束的优化设计

汽车线束的优化设计

随着汽车技术的快速发展，汽车自动化和智能化程度的逐步提高，人们对汽车的安全性、

舒适度和娱乐需求也得到了提高，导致各种设备的数量不断增加，连接不同装置的铁路线

路和铁路线路的几何级增加，使得传统的汽车线管更加复杂，增加了生产和生产过程的控

制难度。尽管CAN、LAN等新一代连接方案早已应用，但在汽车行业中还未能普及应用。

为摆脱这种困境，降低线束制造成本，一些汽车线束制造厂家不再单纯地搞线束后期设计

和生产制造，而是联合汽车主机厂家技术部门，对汽车线束进行同步开发、持续改进，最

大限度地优化汽车线束的设计。但仍未能根本性地解决这一难题。

众所周知，整车线束中仪表线束、机舱线束、座舱线束是搭铁线最为集中的地方，其中搭

铁导线约占全部导线的10g20机如在仪表线束中搭铁线或搭铁点设计不当，当其它电器

的电流发生.变化时，将导致搭铁线之间产生电位差，从而造成仪表指示发生偏差。笔者根

据几年来从事线束工艺设计经验，和各位同行简单探讨一下汽车线束中搭铁线的设计流程

和设计原则。

1信号传递的完整性

汽车上电气设备的负极线与车身的金属部分相连接，因此汽车上的负极导线通常称为搭铁

线。搭铁线在汽车电路中起着重要的作用，总体来说:一是要形成良好的电气回路，二是

要保证信号传递的完整性，因此在汽车线束的设计过程中一定要根据用电设备的性质、功

能的不同，对搭铁线和搭铁点作合理的分配，才能最大限度地保证汽车上各电气设备

（ECU、传感器、仪表显示板、多媒体、通信等）的良好工作状态。

1.1铁的类型和功能

1.1.1像给蓄电池搭铁

电源搭铁的主要功能是为汽车中的各种电器件提供回路支持，保证用电器的正常工作。在

汽车线束中，像给蓄电池负极搭铁、散热风扇、刮水电劭机、音响喇叭、影碟机、空调、

照明等提供回路支持，一股采用单一搭铁和多电器搭铁线相连搭铁。

如长城精灵车上蓄电池负极采用单线双点搭铁来保证搭铁的可靠性，散热电子扇、空调等

采用就近单独搭铁来保证工况的稳定性。

1.1.2特殊搭铁的应用

随着汽车自动化程度的不断提高，各种控制器、传感器、无线设备、显示仪表设备等电器

件也多了起来，为保证这些器件良好的工作状态，必须根据它们的实际需求作特殊搭铁处

理。常见的发动机ECU、ABS-ECU、组合仪表、安全气囊，都应采用单独搭铁线进行连接。

如长城哈弗机舱线束和比亚迪F3的前舱线束上的ABS-ECI均单独引出搭铁线，发动机线

束中曲轴位置传感器和车速传感器使用铝箔屏蔽线抗干扰，采用同ECU搭铁线一起连接搭

铁，保证搭铁之间的零电动势。

1.1.3汽车静电安全

静电对汽车安全和驾乘人员的危害也不容忽视，静电时汽车上较精密电子及无线电设备的

影响是显而易见，有时可能会损坏这些精密电子元器件。另外，轮胎在运动过程中也产生

大量的静电，燃油箱在加油口上也会聚集大量的静电，因此必须将静电安全释放出去，保

证汽车的安全。其次，汽华内的驾乘人员袖口附近、衣物及座椅等处都会产生静电，因此

在底座内安装防静电搭铁线以保护驾乘人员的安全。

此类搭铁线较为简单，常采用一根单导线或单根屏蔽线，直接将容易产生静电并对车辆有

损害和对人员舒适、安全等有影响的部件，与车架连接释放静电。

1.2蓄电池搭铁对信号干扰的控制

1）弱信号传感器、精密器件的搭铁线，应单独就近搭铁。

2）各个电子控制信号单元必须单独搭铁，防止信号干扰。

3）蓄电池负极、发动机、变速器搭铁要慎重选择。

4）搭铁线连接端子最好采用表面镀层的铜件，裸铜端子与铝壳体直接搭接易产生氧化层。

5）搭铁点数量不宜过少，一般为6~10个，位置要便于安装、维护，并考虑搭铁体电压降

的影响。

1.3特殊连接器搭土

根据搭铁点螺栓大小与连接点位置不同，搭铁端子通常采用孔式接头，既能单线压接、又

能多线压接。一般情况下孔式接头尾部要求穿热缩管，有些特殊搭铁点需要安装橡胶件进

行防尘、水、油污或者起隔离作用。如:Y8-2.5、Y6-6、DJ431-6系列、DJ431-8系列孔式

接头端子。特别是DJ4355T配合DJ4355-2能将搭铁线分成两组单独操作，总装时扣合使

用，十分方便。也可将搭铁线压接端子后使用特殊连接器进行集中搭铁。各种搭铁方式如

图1所示。

总之，在线束产品设计初期，在满足电气性能的基础上，合理设计搭铁线的引出位置和搭

铁点的数目，同时也要考志线束中搭铁线集中连接问题，便于后期的工艺过程控制和生产

作业的可操作性。当前，在汽车线束设计中首选连接器、连接片集中搭铁，或者通过熔断

丝盒集中搭铁，安全可靠、便于检查维修。一般情况下采用孔式接头搭铁，多线压接时优

先选用扣合式端子。

2汽车线路搭合设计

工艺设计是对产品的输入和输出过程，整个设计方案都是围绕品质、成本、可操作性展开,

最终满足产品特性的各种要求，同时来控制制造成本。当工艺设计展开时，首先要考虑产

品品质，确保接点位置不重叠，不过大，不设计在分支上;其次考虑工人生产可操作性，

最大限度地降低工作难度;最后按就近搭铁的原则，尽量节约线材。确定搭铁线在线灾内

部集中压接点位置、内部连接点的集中连接方式、制定技术要求等。由于不同的汽车电线

束中分支位置、尺寸，以及电气功能、搭铁点位置、数量各不相同，搭铁线的内部连接方

式多样化。本文用长城某车型的仪表线束中的搭铁线3种设计方案作出对比。

2.1搭导线内部集中连接设计方案

1）搭铁点电线（50号线）开口3处。

2）绑线、抽线、绕盘4组（电线长度2801650mm）。

3）3处接点都采用U型端子冷冲压接，有2处接点需要用冷冲后焊锡。

4）冷冲压接移动3次，焊接移动1次，接点处密封绝缘处理移动1次。

5）接点处密封绝缘处理完毕，单独抽盘后移动到总装区。

按照设计方案1操作起来比较繁琐，该组搭铁线经过多次移动后，压接点电线出现导线心

（铜丝）被折断的现象，且电线卜分凌乱，单独抽盘很耗费工时。在总装操作中电线互绞

严重，严重影响流水线总装速度，接点多导致线束上的电压降增大，使线束品质降低，可

操作性差，制作和控制成本增高。

2.2抽盘+分散液压接

1）新增过渡线50Z,断开原50号线为50和50T,50压接搭铁点端子DJ431-6C。

2）将3组电线分别绑线、抽线（不绕盘）后放周转盒内（电线长度300~1100mm）。

3）先冷冲压接右端接点，后压接左端接点。

4）热缩2个双壁热缩管。

5）单独抽盘、对折捆扎后移动到总装区。

方案2同方案1比较，连接点数量减少1个，导线内部电压降有所降低，操作难度降低，

过程控制能力加强，导线线心折断现象减少，总的来说线束品质性能有所提升。但是使用

导线的总长度增多，使原材料成本增高，此方案不是最佳方案。

2.3滤车管系统冷冲压接

1）新增50-A、50-B、50-C>50-D4根2.0mm

2）要绑线4组，抽线后放入周转盒内，不绕盘。

3）冷冲压接4处连接点，接点套入双壁热缩管后并热络处理。

4）最后冷冲压接DJ4355-1和DJ4355-2。

5）冷冲完毕,挂在周转车待总装,流水线扣合DJ4355T和DJ4355-2。

方案3与方案2进行比较：操作难度进一步降低，连接点的减少使导线上的电压降降到最

低程度，保证了电气性能：此方案使用的导线总长度最小，大大减少了原材料的用量，使

原材料成本和控制成本都有所降低。通过控制4个接点在线束主干中的不同位置，保证线

束主干粗细均匀。在总装过程中减少搭铁线互绞的几率，使生产效率有所提高。总体衡量

上面的3个设计方案，方案3最为理想。

2.4方案设计原则

因为不同的电线束主干长度、分支出线位置、搭铁线根数、搭铁点位置各不相同，所以应

根据实际情况选择搭铁导线集中连接点，来设计搭铁线的连接方案。总体设计原则如下。

1）集中连接点的位置选择必须满足线路原理要求。

2）兼顾搭铁电线走向合理，应最短为佳。

3）集中连接点不能过于密集，接点之间或接点到分支点之间相距至少30mm,压接点过于

密集容易造成线束局部过热，过热部位导线的绝缘层容易老化、龟裂，时间长久造成烧线。

3在线路集中连接期间配置点的工艺处理

3.1采用压力监控系统的压接口

1）根据接点线径总和选择U型端子（图5）和冲床（压接机），具体参数见表1。

2）为每个型号的U型端子制定专用的压接模具和钳口（图6）。

3）为压接机配备压力监控装置，如图7所示。当出现异常情况（深打、浅打、漏线、铜

线打断、心线翘出、皮线咬入等）时，自动报警并锁定压接设备，必须手动解除锁定。

4）必须为每个连接点做剖面分析并制定压接标准，见表2。

5）测试拉力时选该压接点线径最小的电线，拉力值见表3。

6）压接点剖面要求符合GC/T29106—2004的附录A中端了•与电线导体压接处和压接接点

处横断面的要求。

3.2试验2:超声波焊接带铜丝拉脱力试验

超声波焊接是一种以机械能为能源的固相焊接方法。进行超声波焊接时，焊接工件在较低

的静压力下，由声极发出的高频振动能使铜丝表面间产生强烈摩擦而形成分子层之间的熔

合，快速、节能、熔合强，变高、导电性好、无火花、接近冷态加工。而机械式冷冲U型端

子压接只是将接点部位的电线铜丝进行简单的物理挤压粘合，利用铜丝间的表面摩擦力来

保证电线之间的连接。

1）超声波焊接与冷冲U型压接剖面对比如图8所示。

2）超声波焊接与冷冲U型压接拉脱力测试对比见表4。

3）超声波焊接与冷冲U型压接电阻测试对比见表5o

4）超声波焊接导线的最小拉脱力要求见表6,拉脱力测试方法如图9所示。

5）超声波焊接导线的最小撕裂力要求见表7,撕裂力测试方法如图10所示。

6）超声波焊接常见的儿和缺陷见图11。（1）拼接重叠，搭接过长；（2）拼接过短，搭接

未到位：（3）焊接压强太低,铜丝外露：（4）焊接压强及振幅太大,与焊接工具头粘连：

（5）焊块间隙太大，出现飞边现象。

采用超声波焊接具有电阻系数低，导电性能好，焊接点内部受外界水分、油污等不良因素

影响较小，焊点内部铜丝基本不会产生锈蚀氧化等不良状况。焊接点品质、电性能比较稳

定。采用U