汽车线束设计及布置基础ppt课件.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2.2 CATIA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、radiation processing 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=IL/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40W 12V（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,0.71-0.15%(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=r201+0.00393（T1-20),I融断器=I231-（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AVS 0.5mm（工作温度40度）,r=r201+0.00393（T1-20)r=32.7m1+0.00393(40-20)r=32.7m 1.0786r=35.27022m,I融断器=I231-（T1-23)0.15%I融断器=10A1-170.15%)I融断器=10A97.45%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,L17.45m,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、线束外漏和与车身产生摩擦的部分用波纹管进行保护，距离排气管 较近的部位采用150度的闭口波纹管。,51,2.1 线束布置基本要求,4、线束的运动校核 a、四门线束与车身连接处要预留足够的长度，而且还要防止关 门后，线束过多的积聚。b、发动机与机舱线束之间预留一定的长度，防止发动机抖动时，使线束受到拉力（柴油车要预留多一些）。c、电动座椅座椅等线束，应充分考虑线束是否会与其他零部件 产生摩擦。d、一些线束与车身产生平行运动，发出声音的部位，应增加海面或固 定，以免产生噪音。,52,2.1 线束布置基本要求,5、线束美观性（外漏线束）a、线束走向应与依附件方向一致，主线束尽量避免斜方向布置。b、机舱线束建议全部采用黑色，插接件也采用黑色。c、发动机上方的线束如果太乱，建议开发整体线束护板。d、机舱线束能放到横梁下方的，不放的上方；能放到内侧的，不放到 外侧。,53,2.2 CATIA三维布线的基本应用,线束新建和组装,线束新建,定义保护端子护套等,54,2.2 CATIA三维布线的基本应用,55,2.2 CATIA三维布线的基本应用,56,三、电器未来发展和总结,汽车电器未来发展：,智能化控制程度越来越高，电子模块越来越多。,通讯速度越来越快，通讯信息量越来越大，CAN，FlexRay,MOST等通讯方式已经成为未来的发展方向。,底盘和电器之间关系越来越密切，除发动机，ABS/ESP外，电动助力转向，自动变速器，四驱，电子悬置，电子悬架，混合动力等全部利用电控方式。,57,
