汽車線束電路作為線束成本的重要比例，其設(shè)計(jì)理念對線束成本優(yōu)化有很大影響，也直接關(guān)系到整車電器運(yùn)行的安全性和可靠性。電子谷基于工作實(shí)踐，從成本和性能兩個方面總結(jié)了電路設(shè)計(jì)的諸多考慮因素，提出了具體的控制策略和實(shí)施方法，為高效準(zhǔn)確的線束電路設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持。
線束產(chǎn)品作為汽車電氣設(shè)備功能的連接載體，實(shí)現(xiàn)了各電氣部件之間的電路連接。各電路連接的起點(diǎn)和終點(diǎn)構(gòu)成了線束產(chǎn)品內(nèi)的電路。可以說線束電路是線束產(chǎn)品的核心，線束產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接決定了整車線束的安全性和可靠性。隨著車輛電氣化程度的提高，電氣部件數(shù)據(jù)的增加，各電氣部件之間的信號交互也越來越密切，汽車線束電路的數(shù)量也急劇增加，一般車輛的線束電路數(shù)據(jù)達(dá)到了近1000條。
怎樣優(yōu)化統(tǒng)籌這么多回路，是汽車線束設(shè)計(jì)面臨的難題。
現(xiàn)有的汽車線束設(shè)計(jì)技術(shù)資料主要在線束材料的選擇和制造加工環(huán)節(jié)為線束設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)，但線束回路的規(guī)劃和設(shè)計(jì)理念缺乏系統(tǒng)分析，本文從成本和性能兩個方面闡述了線束回路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，提供了具體的控制路徑，對線束回路的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。
線束回路約占線束材料成本的90%，包括導(dǎo)線和連接器。為了控制線束設(shè)計(jì)成本，必須從線束電路設(shè)計(jì)優(yōu)化入手。
對于線路使用來說，如何以最小的線路長度實(shí)現(xiàn)線路連接功能，是線路設(shè)計(jì)中首先要考慮的問題。其中包括電氣部件的配置位置和線束配置路徑的選擇兩個要素。這兩個要素獨(dú)立相關(guān)，對導(dǎo)線長度的使用有很大影響。
首先，有必要根據(jù)零件原理確定其電路的連接方式，然后確定整車環(huán)境中各零件布置的初始位置，線束布置路徑的選擇是基于零件布置位置，用最短的線束長度覆蓋盡可能多的零件布置區(qū)域，這也是整車電器拓?fù)涞碾r形。
整車拓?fù)浯罱ㄍ瓿珊螅枰獙ζ溥M(jìn)行設(shè)計(jì)校驗(yàn)，通過核算具體的導(dǎo)線用量來判斷零件的布置位置和線束布置路徑是否合理(目前市場上已經(jīng)有大量的軟件可以實(shí)現(xiàn)這一功能)，具體的方法是通過逐個調(diào)整零件的方式進(jìn)行對比，以檢查整車導(dǎo)線的使用長度用量，從而確定BCM布置在哪個位置更好。
在這個過程中，經(jīng)常會有相互影響:零件A的布局調(diào)整會影響零件B的位置選擇。因此，在逐一確定各部件和線束路徑對導(dǎo)線使用長度的影響后，將對導(dǎo)線長度影響較大的作為首輪首選方案，在此基礎(chǔ)上重建拓?fù)?，對其他次要方案進(jìn)行對比分析，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線長度最低的拓?fù)湓O(shè)計(jì)平臺。
完美的拓?fù)淠鼙ＷC導(dǎo)線用量最少，同時對導(dǎo)線的使用，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念對導(dǎo)線的選擇有明確的要求，為避免端子插接的混淆，常采用較多的線色來區(qū)分，但隨著制造水平和檢驗(yàn)方法的不斷完善，實(shí)際上導(dǎo)線的線色可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)調(diào)整，以最小的線型實(shí)現(xiàn)回路功能，也是從設(shè)計(jì)角度降低回路設(shè)計(jì)成本的一種方法。
對于連接器來說，如何最小限度地使用連接器和減少連接器是電路設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的焦點(diǎn)。在這里，線束設(shè)計(jì)工程師需要成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師，需要將減少連接器的使用和連接電路的設(shè)計(jì)工作前移到電氣部件的設(shè)計(jì)和規(guī)劃中，主要有兩個方面需要考慮。
一方面，電氣部件的功能回路可以根據(jù)型號配置進(jìn)行區(qū)分。例如，安全氣囊控制器可以在同一連接器中設(shè)計(jì)基本功能回路，而高匹配或擴(kuò)展功能可以放置在另一個連接器中，這樣低匹配型號只能使用一個連接器，也可以實(shí)現(xiàn)電氣回路功能。
另一方面，它也可以根據(jù)電路的連接區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃。例如，它也是一個安全氣囊控制器。一些設(shè)計(jì)師會考慮將底盤的功能設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)底盤的功能，并在另一個連接器中設(shè)計(jì)連接儀表板的功能。這種規(guī)劃可以減少各區(qū)域電路的相互轉(zhuǎn)接。這種基于區(qū)域的功能電路設(shè)計(jì)對于連接更多引腳的電氣部件(如BCM控制器)尤為有效。
線束電路是實(shí)現(xiàn)電路連接的核心，其電路連接的安全性和可靠性是必須滿足的要求，電路設(shè)計(jì)中的電線和連接器必須滿足負(fù)荷、環(huán)境的要求，這些內(nèi)容在其他設(shè)計(jì)資料中詳細(xì)說明，本文僅從電路路徑的選擇上說明如何確保電路性能
首先，電路的設(shè)計(jì)必須避免不可探測的故障模式。例如，保險絲后部與繼電器線圈端和觸點(diǎn)端并接的電路在整車電路設(shè)計(jì)中非常常見。當(dāng)繼電器線圈端和觸點(diǎn)端不同時，這種設(shè)計(jì)顯然是合理的。然而，當(dāng)繼電器線圈端和觸點(diǎn)端相同時，當(dāng)端子插入繼電器孔時，目前的電氣檢測設(shè)備無法識別這種故障模式。
因此，在某些情況下，這種回路設(shè)計(jì)方法是不可采用的。當(dāng)然，不同的設(shè)計(jì)工程師面臨不同的設(shè)計(jì)環(huán)境和制造環(huán)境，具體的故障模式也會不同，但回路設(shè)計(jì)中故障模式的回避首先要考慮。
另一方面，目前汽車電子化水平顯著提高，作為電子載體，汽車面臨的電磁環(huán)境也更加復(fù)雜，線束電路設(shè)計(jì)如何減少電磁干擾是不可避免的課題。導(dǎo)線耦合干擾、電源干擾、搭接干擾、輻射干擾等對電氣設(shè)備的正常工作產(chǎn)生不良影響，但線束中各回路捆綁在一起，線束回路之間、線束與金屬導(dǎo)體之間產(chǎn)生的導(dǎo)線耦合干擾在線束上尤為突出。
在電路設(shè)計(jì)中，為了減少電路耦合干擾，首先要區(qū)分干擾電路和敏感電路。簡負(fù)載電路如點(diǎn)火線圈、喇叭、火線圈、喇叭、電機(jī)等。屬于干擾電路，而圖像、雷達(dá)探頭、低功率LED燈、各種傳感器等電路屬于敏感電路，干擾電路和敏感電路在設(shè)計(jì)過程中需要分開布置。實(shí)驗(yàn)表明，增加導(dǎo)線間距可以降低高頻干擾。在無法區(qū)分的情況下，需要通過導(dǎo)線注入干擾來測試功能，以判斷電路設(shè)計(jì)的正確性。
同時，為了減少線束輻射和耦合的影響，應(yīng)盡可能減少回路面積和線束長度。在整車設(shè)計(jì)中，需要盡可能減少線束的回路面積，尤其是電源線和搭接線，要求線束在回路中盡可能并行，同時盡可能緊貼金屬車身固定，減少回路面積，分離線距離不超過50cm。
除了考慮干擾電路和敏感電路的布置外，線束上使用的抗干擾部件的雙絞線和屏蔽線也需要在電路設(shè)計(jì)中注意，以達(dá)到屏蔽的預(yù)期:雙絞線的兩根電線線徑和長度應(yīng)相同，絞線間距最好為10~20毫米，具體絞線間距以試驗(yàn)測試為準(zhǔn)；屏蔽層搭接端子應(yīng)在始終兩端與屏蔽層360°連接，屏蔽層與屏蔽殼對信號線形成完全屏蔽。屏蔽電纜連接的部件外殼不是金屬結(jié)構(gòu)，可以用金屬導(dǎo)電卡將屏蔽層壓在與車身可靠連接的金屬板上，屏蔽效率應(yīng)達(dá)到60dB。
