汽车线束设计的发展及供应商选择趋势
时间:2018/03/22     热度:1894次

2018-03-22 作者:郭勇 线束中国

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汽车线束是汽车电路的网络主体,没有线束也就不存在汽车电路。在目前,不管是高级豪华汽车还是经济型普通汽车,线束编成的形式基本上是一样的,都是由电线、联插件和包裹胶带组成。汽车电线又称低压电线,它与普通家用电线是不一样的。普通家用电线是铜质单芯电线,有一定硬度。而汽车电线都是铜质多芯软线,有些软线细如毛发,几条乃至几十条软铜线包裹在塑料绝缘管(聚氯乙烯)内,柔软而不容易折断。 
   
1 汽车线束设计流程 

   
       前期设计阶段主要流程:整车用电负荷计算―线束原理设计―确定保险丝规格―确定继电器规格―确定导线规格―确定插接件规格―线束结构设计。

在线束前期设计阶段结束以后,进入后期确定阶段:线束试制―调整设计参数―完成产品图纸―制作检验规则―下发图纸和检规。 

1.1 整车用电负荷计算 

实际消耗电流计算公式:  I = K1.K2.P/Ve (安培) 

K1―用电器的额定工作电压(Ve)并不是其工作实际电压。假定实际工作电压为14.4,则用电器的实际消耗电流应为额定电流乘以系数K1(K1=14.4/Ve) 

K2―用电器工作时间相对发动机工作时间系数 

P ―用电器额定功率 

Ve―用电器额定电压(Ve=12伏) 

进行整车用电负荷计算的目的:确定发动机功率、确定蓄电池规格(容量),确定总保险及分路保险,确定导线截面积。这里不能将所有用电设备额定电流值一一叠加起来,而是按一定的比例系数来计算。 

1.2 线束原理设计 

是将车上所有用电设备通过导线、保险丝、继电器、开关以及控制装置,正确地与汽车电源连接起来,并确保每个电器设备都能正常工作的一种连线方法的设计。原理设计的实质就是合理配电的设计,是将汽车蓄电池或发电机的电能以怎样的供电方式分配给用电设备的设计。主要有以下几种典型控制:

(1) 点火开关控制 

ACC:用来接通与发动机运转、汽车行走无关的那些电器设备。如点烟器、电子钟、收放机、后视镜等。 

ON:用来接通与发动机运转、汽车行走有关的那些电器设备。如点火系统、发电机、仪表、刮水器、洗涤器、暖风、空调、后除霜、电动窗、ABS系统、安全气囊、各种控制器等等。 

(2) 专用开关控制 

地控优于火控:一般情况下,开关控地不控火。

(3) 继电器控制 

控制原则:小电流控制大电流、时序控制。 

(4) 控制器控制 

按各类控制器接线原理供电:弄清控制器各插脚定义,弄清所需电源类型,严格遵守供应商提供的原理图接线。 

1.3 确定保险丝规格

(1) 保险丝的种类 

慢熔保险丝:用于电机电路或大电流电路; 

易熔保险丝:用于一般回路,适用范围广,成本低;

双金属片保险丝:用于电机电路,可恢复使用; 

易熔线:用于电源电路蓄电池与总保险之间; 

热敏电阻保险丝:用于电机电路,尤其是易发热、易堵转电机,可恢复使用,成本高。 

(2) 保险丝选择原则 

总保险:保险丝的熔断电流是整车用电量的1.2-1.5倍;

一般负载:保险丝的熔断电流是负载额定电流的3倍左右;

电机负载:保险丝的熔断电流是电机额定电流的4倍左右。 
   
1.4 确定继电器规格 

按功能分:???、常闭型、转换型 

按结构分:弹片式、吸入式 

普通继电器(无抑制干扰元件) 

新型继电器(带抑制干扰元件) 

继电器选择原则:按照需求确定种类;电流值是用电设备的4倍左右;考虑抗干扰问题。 

随着汽车电子产品越来越多,抵抗电磁干扰已成为电器设计中必须考虑的问题,选择新型继电器可以释放因继电器吸合与断开而产生的反向电压,把对其他电气回路的干扰降到最小。 

电机电路:尤其是容易产生堵转的电机电路优选二极管并联型,对于有LED照明的驱动电路、电子元件控制电路等优选二极管并联型。该继电器释放反电压能力优于电阻并联型。

一般电路:极小电机电路选择电阻并联型即可。并联电阻值的大小对抑制干扰会有不同的效果。 
   
 1.5 确定导线规格

(1)  导线特性 

 根据不同的规格导体最高允许温度可达80℃或120℃。 

汽车线束内的电线常用规格有标称截面积0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0、6.0等平方毫米的电线,它们各自都有允许负载电流值,配用于不同功率用电设备的导线。以整车线束为例,0.5规格线适用于仪表灯、指示灯、门灯、顶灯等;0.75规格线适用于牌照灯、前后小灯、制动灯等;1.0规格线适用于转向灯、雾灯等;1.5规格线适用于前大灯、喇叭等;主电源线例如发电机电枢线、搭铁线等要求2.5至4平方毫米电线。这只是指一般汽车而言,关键要看负载的最大电流值,例如蓄电池的搭铁线、正极电源线则是专门的汽车电线单独使用的,它们的线径都比较大,起码有十几平方毫米以上,这些“巨无霸”电线就不会编入主线束内。 

(2) 导线与保险丝的匹配    

根据保险丝定线径;保险丝值要小于线束所承受的最大电流值;大保险丝不能?;ば∠呔?。 

 (3) 导线颜色 

①导线颜色的组成:单色导线的颜色由上表规定的一种颜色组成;双色导线的颜色由上表规定的两种颜色配合组成;导线颜色的选用应优先选用单色,再选用双色。 

②搭铁线:各种汽车电器的搭铁线应选用黑色导线,黑色导线除作搭铁外,没有其他用途。 

③导线颜色的标注:导线颜色的标注采用颜色代号表示,如单色导线,颜色为红色,标注为“R”;双色导线,第一色为主色,第二色为辅助色,主色为红色,辅助色为白色,标注为“RW”。 

④导线颜色选择基本要求 

导线符合国家颜色标准; 

线色唯一性:在附近插座中无相同颜色;若线色唯一有难度,线径区分大的可用同色; 

局限性:即同一功能(同一个插座上)最好导线基色相同,辅色不同,采用双色线(基色占三分之二,辅色占三分之一)。 
   
1.6 确定插接件规格

(1) 插接件的规格

线与零件连的接插件:由电器设备决定。

线与线连的接插件需要选择。 

(2) 插接件选择过程 

按电流及线径定连线端子型号,按导线根数确定插件型号。 

①孔位有预留 

②同功能端子:插脚位置相近 

③排列顺序:先外后内 

④预留孔要分散:有利于散热 

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1.7 线束结构设计 

(1) 确定保险丝盒和继电器安装位置(维修方便为前提) 

(2) 导线分布设计(根据总布置要求布线并进行合理分段)

(3) 导线尺寸设计 

主干尺寸:宁短不长,以减少导线电阻(受车身限制); 

分支尺寸:宁长不短,考虑可装配性; 

运动部件:抽头尺寸要留有足够抖动量,一般3-5mm。如:发动机上电器件。 

(4) 线束?;ど杓?nbsp;

在线束前期设计阶段结束以后,就进入后期确定阶段流程。主要是绘制线束图及试制。在排列线束前要事先绘制线束图,线束图与电路原理图是不一样的。电路原理图是表述各个电气部分之间关系的图像,它不反映电气件彼此之间怎样连接,不受各个电气元件的尺寸形状和它们之间距离的影响。而线束图则必须要顾及各个电气元件的尺寸形状和它们之间的距离,也要反映出电气件彼此之间是如何连接的。  

2 线束平台化设计    

(1) 在成本变化不明显的前提下,只要能使线束种类减少,提高通用性的设计都统称为线束平台化设计。 

(2) 平台化设计包括:配置平台、设计平台(零部件整合与线束自身平台)。线束设计工程师最困惑的就是BOM表繁多的线束种类,这给物料采购、装配车间带来了极大麻烦。能否将多种变型车按配置特点分成几个平台,一般情况,同系列车型最多不超过三个平台。    

3 汽车线束的发展 

随着汽车电子技术的发展,电子控制单元(ECU)指挥的部件日益增多,比如:发动机电喷系统、ABS装置、安全气囊、??孛潘?、电子防盗、卫星导航、智能通讯、电动方向盘伸缩与倾角调节系统等等。随着集成电路和单片机在汽车上的应用,一种新的概念――汽车电子控制区域网络CAN的概念也就应运而生了。 

通过总线网络,可以实现关联控制。为乘驾人员提供更加全面的服务信息,以及更加人性化的控制。总线控制可以通过末端控制器升级或软件升级实现对市场的需求做出快速反应。因此,传统线束必将被CAN总线替代已成为汽车发展的必然趋势。一线多用制将代替传统的一线一用制。 

   和全球汽车线束一样,中国汽车线束产业中,日本企业占了60%左右的份额;其次是韩国厂家,裕罗、京信、悠进三大厂家占了15%左右的份额。2009年销售额超过1亿人民币的厂家有42家,只有5家本土厂家,其余都是合资或外资厂家。本土厂家以鹤壁的天海集团最为优秀,其次是昆山沪光、南通友星、江淮新发、华晨泰安。江淮新发和华晨安泰都是整车厂的关联厂家。 

3.1 线束产品生产特点 

(1) 原料供货半径短:具备原线生产经验和原线成本控制力;

(2) 自制率高:具备汽车级连接器技术能力; 

(3) 生产工人比例高:人工成本所占总成本比例高; 

(4) 供货半径短:具备快速反应/更改能力。 

3.2 线束产品供应商选择及报价条件 

多方选择供应商的目的是降低线束采购成本,线束产品在整车开发中具有车型平台的依赖性,即同一平台线束供应商基本不变。在综合考虑供应商设计能力、质量保证能力、生产能力后,供应商核心竞争就在产品价格上。

3.3 线束行业状况 

   (1) 线束企业数量多,单体规模小 

总体来看,我国国内自主品牌线束行业具有数量多、规模小的特点。目前,我国线束厂家有数千家之多,线束行业生产集中度低,前10名的线束制造商企业所占的市场份额也不过在13%左右。虽然说有市场就有需要,但是更多的新线束厂家没有一定的技术实力作为支撑,没有完善的服务体系网络,没有明确的发展方向,这些线束厂家更多的是跟风随流,注定在线束行业难以长足发展。当前的线束行业鱼龙混杂,中国线束行业仍然需要经过一个长期的全球化、市场化的洗礼,才能出现一批具有规模的、市场竞争力的大型线束生产厂家。与此同时,欧美等发达国家的线束行业经过了上百年的发展历史,在经济一体化的过程中,行业两级分化明显,市场集中度比较高,形成了国际知名的线束大品牌,这些品牌都占据着本国线束市场销售的绝大部分份额。根据国际上发展经验的状况,我国线束企业必须做强,以做强为基础,不断在市场处于低潮期展开资本运作,做大企业,否则未来命运很难衡量。同时,中国经济全球化和线束行业走向成熟相伴而行,那么必须将线束行业放入全球化的背景中思考,自加压力,加速奔跑,强身壮体成为市场领导者。 

(2) 线束市场竞争激烈,价格战为主要营销手段 

由于线束行业的整体集中度不高,且线束产品技术含量较低,价格竞争便成为营销的主要手段。恶性价格竞争的一个直接后果就是严重影响了产品质量。一些企业为了降低成本,就有可能采用质次价低的原材料,从而致使线束产品质量下降,影响工程质量。更有些低报价的企业也可能不能按时交货,影响交期。

参考文献 

[1]汽车电路系统设计基本思路分享. 

[2]汽车线束设计基础. 

[3]2011-2015年中国汽车线束市场运行态势与发展前景预测报告. 


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