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汽车研发:低压线束设计与开发!

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放大字体  缩小字体 发布日期:2021-05-31   浏览次数:198
核心提示:一、前言汽车上各用电设备之间的控制及信号传递靠低压电线束网络来实现。而汽车低压电线束是汽车电路的网络主体,是汽车的“中枢

一、前言

汽车上各用电设备之间的控制及信号传递靠低压电线束网络来实现。而汽车低压电线束是汽车电路的网络主体,是汽车的“中枢神经”,是连接电源和各个用电设备的重要部件,是传输能量、传递各种信号的载体,线束分布遍布全车,其重要性不言而喻。今天就让漫谈君与大家一起谈谈汽车低压线束的开发及其应用。


二、汽车线束简介

所谓汽车低压线束即汽车电线束是指,在汽车内部连接各个电气设备之间的电线,这些电线一般是呈现出捆扎的状态,并且是以束状的形态存在,所以称之为电线束。

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结构

通俗地讲,低压电线束由导线、端子、插接件和包裹胶带、绝缘防护组成。


1)干线

电线束中两根或两根以上电线包扎在一起的部分。

2)支线

电线束中电线的末端没有包扎的部分或单根电线。

3)分支点

电线束中干线与干线或干线与支线中心线的交点。

4)接点

电线与电线的连接点。

5)端子

接插件和接头的统称。

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功能

在现代汽车上,汽车线束特别多,电子控制系统与线束有着密切关系。有人曾经打了一个形象的比喻:如果把微机、传感器与执行元件的功能用人体来比喻,可以说微机相当于人脑,传感器相当于感觉器官,执行元件相当于运动器官,那么线束就是神经和血管了。


汽车线束是汽车电路的网络主体,连接汽车的电子电器部件并使之发挥功能,没有线束也就不存在汽车电路。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,它既要确保传送电信号,也要保证连接电路的可靠性,向电子电气部件供应规定的电流值,防止对周围电路的电磁干扰,并要排除电器短路。


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材料

汽车电线与普通家用电线是不一样的。普通家用电线是铜质单蕊电线,有一定硬度。而汽车电线都是铜质多蕊软线,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。


汽车线束对材料的要求也非常严格,包括其电气性能、材料散发性、耐温性等等,都比一般的线束要求要高,特别是涉及到安全方面的:如方向控制系统、刹车这些重要组件的线束,要求更为严格。

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分类

按功能可分为运载驱动执行元件(作动器)电力的电力线和传递传感器输入指令的信号线。其中电力线是运送大电流的粗电线,而信号线是不运载电力的细电线(光纤维通信)。


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规格

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(日系车中常用的标称截面积为0.5、0.85、1.25、2.0、2.5、4.0、6.0等平方毫米),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;主电源线如发电机电枢线、搭铁线等要求2.5至4平方毫米电线。

三、汽车线束的设计与开发

汽车线束是汽车的“神经系统”,没有线束也就不存在汽车电路。随着社会的发展,人们对汽车各种性能要求越来越高,汽车线束也就越来越复杂,线束也因此成为汽车故障的多发环节。现在汽车线束制造厂家不再单纯地做线束后期设计和制造,而是和主机厂联合进行同步设计和开发。


另外随着整车用电设备的增多,留给线束的布置空间越来越小,这就要求电线束的设计必须具有更优质、更可靠的数据传输性能,同时要求节省空间,减少汽车整备质量,要同时达到这些要求是对汽车低压电线束一个很大的挑战,因此汽车低压电线束设计的综合性能便成为重中之重。

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设计重点


1)汽车三维布线

线束三维布置设计,要求设计工程师要对其他系统零部件(车身、动力、底盘、内外饰等)有系统的了解,并能提出合理的要求。

整车线束的布置形式有多种,比如H、L、E、R等形式,常见的布置形式有H型、E型。

以下为部分线束与周边零部件的间隙要求:

2)电器原理

整车电器原理是线束设计的核心依据,只有保证原理图纸准确,线束设计和制造才能满足客户设定的目标。

系统单元电路原理图反映各个系统单元电路构成、连接关系和工作原理。一张完整的系统单元原理图应从蓄电池开始到熔断丝盒和熔断丝盒内的熔断丝,经过继电器,经过开关(或者控制模块),再到用电设备,最后搭铁,形成一个完整的来回信息。

设计原则:

电器工程师提供整车各个电器系统的功能、电器负荷以及相关电器属性、机械属性等要求,根据要求讨论并制定主要单元电路、电器件、零部件组成;确定电器件额定电压、工作电压范围、额定功率、电压降、负载搭铁等;考虑额定工作电流、最大工作电流(电机堵转状态)、脉冲(浪涌)电流、静态耗电电流的大小。

电源分配图用于反映整车熔断丝和继电器同负载之间对应关系,用电器的取电模式决定了电源分配。电源分配图一般有简单的逻辑控制关系,图纸简洁明了,不需要复杂的控制关系和多余信息(插件信息、设备接线信息等)。

搭铁是指将一个电路、设备、分系统与参考搭铁连接起来,给它们提供一个等电位点或面。根据整车的布置,一般会设多个搭铁点。搭铁点分布在原理设计中显得比较复杂同时也非常重要,搭铁设计合理与否会造成信号干扰,影响到电器性能稳定工作和整车EMC。

3)原材料选取

线束是汽车电路中连接各电器设备的接线部件,由绝缘护套、接线端子、导线及绝缘包扎材料等组成。线束原材料的选取直接影响到线束品质和性能指标。在熔断丝盒、插接件、电线、外保护等多个方面,线束材料的选取都有不同的原则和要求。

如线束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蚀、防止千扰、降低噪声、美化外观的作用,一般根据工作环境和空间大小制定包扎设计方案。线束外保护的选取原则如下:

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国内外技术对比

由于汽车行业的特殊性,汽车线束的制造过程也比其他普通线束较为特殊。制造汽车线束的体系大致分两类:

1)以欧美国家划分,包括中国:

使用TS16949体系来对制造过程进行控制。

2)以日本为主:

如丰田、本田他们有自己的体系来控制制造过程。

国外的汽车工业相对较为发达,尤其是在对于汽车用低压电线束总成的设计方面有着值得借鉴的经验。随着科技的进步,技术的生命周期不断缩短的情况下,新的技术、新的材料以及新的工艺在汽车用低压电线束总成的应用中占据了重要的位置,尤其是像德国、日本以及美国等汽车工业发达的国家,在汽车用低压电线束总成的设计上有着不可比拟的优势。

四、结语

在电线束设计上,应该吸收国际先进经验,设计出一批符合我国汽车型号的、重量轻、体积小的电线束总成,并在此基础上提高电线束总成的适应性和工作性能的可靠性;并且最大限度的使用先进结构、插座与插头的连接方式简单的端子,提高电线束安装的效率,尽可能的对于现有的总成防护体系进行完善,保证电线束总成的安全。

在借鉴国外发达国家的先进经验的基础上,为使我国的汽车用低压电线束总成产品接近国家水平,需要不断创新我国现有的汽车电线束产品。虽然在一段的时间内还不能有效的实现,但是可以朝着这些目标进行努力,促进我国汽车行业的进一步发展!

听大咖们说 何谓补贴退坡后的“狼犬战略”

中国汽车报网

据说蒙古草原过冬的时候,狼为了生存,提前就储备一些冬粮过冬,但是犬因为过去一直依靠主人,所以到了冬天都被主人宰杀掉变成食物了。”--题记。

11月8-9日,以“新时代·破而立:前行中的产业转折之路”为主题的“锂想”2018第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)在北京举行。会议期间,主办方组织了退坡后的“狼犬战略”圆桌论坛,以“狼犬战略”来阐述新能源汽车补贴退坡下企业应对之策,贴切而引人深思,针对此次讨论的主题,《中国汽车报》整理出业内专家及企业大佬们的精彩观点,以飨读者。

观点一:补贴退坡 寒冬已至 洗牌开始

国家科技成果转化基金、新能源汽车创业投资子基金合伙人兼总裁方建华:

目前整个新能源汽车产业,尤其是动力电池行业所面临的形势非常严峻,外资品牌进入、股比放开以及补贴退出,对整个行业而言更是雪上加霜。寒冬也好,洗牌也好,动力电池企业应该以狼的文化抱团取暖,而不应该被扼杀掉。

中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙:

动力电池产业正快速地向优势企业集中。2015年,向整车企业提供电芯的企业大概有150、160家,但是到今年可能也就50多家、60家,这个产业集中的速度将会非常快。

一方面是政府补贴的退坡,随着技术门槛的提高,很多不具备这方面技术实力的企业,或者说没有更多的客户支撑,从而选择主动退出这个行业。

我认为2020年的时候,国内的企业中的前两名,绝对占到市场的主导份额,一个42%左右,一个21%左右,后面第二梯队中的3-5家也都是3-5%的市场份额。未来几年,这个集中度可能还会进一步提高,产业可能更多地集中在前10家以内。

如果2020年政策开放以后,还会进一步缩小,因为未来日韩的企业包括三星、LG、SK、松下等在国内都有非常大的产能布局。目前都在快速建设产能,只是现在受各种政策的影响,国家更多的扶持和支持国内企业。

广州小鹏汽车科技有限公司副总裁刘明辉:

动力电池企业逐渐呈现头部效应,我觉得有好的一面,但对整车企业也有挑战的一面。

好的一面:电池产业经过这种头部聚集,有实力的大企业迅速出来,不仅能做出品质高的产品,还可以提高动力电池行业整体技术水平。

挑战的一面:原来整车厂是老大,但是到了电动汽车时代,情况发生了变化,再到智能网联电动车以后,一条线是和新能源有关的零部件的话语权会增加,另外一条线是智能网联本身也有一些零部件,这方面的话语权也在增加。随着目前在共享趋势的大潮下,运营端话语权也会增加。这些都对整车厂造成一些挑战。

孚能科技(赣州)有限公司董事长兼总裁王瑀:

新能源汽车尤其是电动汽车产业化,从来都不是一个商业行为,而是一个政府行为,一个国家战略,一个全球能源战略。如果把它当成一个纯粹的商业行为,可能在二三十年之内这个产业都不会产生。

中国新能源汽车的发展以及全球新能源汽车的发展都离不开政府的支持,中国政府走到了前列,拿出大量资金来补贴。但是未来技术补贴结束了,政府的支持还要继续,否则,未来有可能出现很大的能源危机。而补贴的形式不一定非得是现金,也可以是政策。

补贴取消之后,对于电池成本、整车盈利、供应链发展、电池回收等一系列问题,都是一个综合性的闭环的全产业链的考验。

观点二:苦练内动 抱团取暖 度过寒冬

中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙:

国内的企业要加快技术提升。作为国内的企业来说,要参与竞争,核心竞争力在哪?

一定要有产业上的优势,不是单纯的从产业规模上。我们看到一些单纯追求规模的企业,已经逐步的退出了这个市场,一定要有自己核心的技术。

第二,随着竞争的激烈,国内企业之间大家垂直的合作能力要进一步的加强,并且要形成密切的合作关系。还有合作的过程中,要保持一个互惠互利、双赢或者多赢的心态,在合作过程中要相互尊重各自的知识产权,要有一些长远的观点,这方面国内的企业要高度重视。

孚能科技(赣州)有限公司董事长兼总裁王瑀:

对孚能来说,面对当下形势,一是不断的开发新的技术,在技术方面要取得一定优势。二是做好基本功,练好内功,使电池生产的成本、质量做到可控。在其他方面,如资金运作、商业模式等方面,使孚能有足够的现金流,对各种市场的平衡,使孚能能活到那一天,能够看到新能源汽车大规模普及那一天。

北京能源北京有限公司副总经理原诚寅

新能源汽车行业一定是一个生态圈,不是单一的环节强或者好的问题。如果离开了电池,不管我们未来叫新能源智能汽车还是叫新能源智能网联汽车,就不存在“新能源”的概念,所以整个补贴退坡不是光整车企业的问题,也不是光电池行业的问题,是整个生态的问题。

我们大家的共识是什么?不要把所有的目光集中在补贴身上,一定要做好针对市场的产品,让客户满意,。

补贴退坡对所有人带来的最直接的问题是成本压力。怎么解决由于补贴减少,又要保持住企业的利润和企业收入的问题?我认为是开源节流。

首先从整车企业角度,如果我们把心思都花在做低成本产品上头,意味着补贴在里头占的份额会非常大,补贴的轻微调整就会对产品销售价格和整个成本结构产生巨大的影响。其次,要让客户觉得产品更值,增加智能网联等内涵,让客户觉得物有所值,愿意多付钱,可以弥补补贴退坡的影响。

节流也是很核心的问题,我们不希望零部件企业和整车企业简单地压缩研发投入,这会产生短期伤害性的效应。我们更多希望通过更合理的方式降低成本,第一我们把规模拉起来,整个行业集中度增加,几个优质企业把产品的量做起来。其次,电池企业和整车企业可以联合研发(比如下一代的电池技术),把共性工艺做出来,这样研发成本就会分摊下去。

观点三:市场决定最终的技术路线之争

中国中舶重工集团动力股份有限公司总经理刘宝生:新能源汽车上万亿美金,是最大的工业板块,规模化会推动新能源汽车成本的下降。这需要我们从政府到地方到企业到产业链,共同创造出一个新的模式。政府已经带着我们走了一段,下一段可能需要我们大家和政府一起创造一种双赢或者多赢的模式,直至所有的成本以及技术都能与传统车进行平起平坐的竞争。现在最好的办法是让电池成本下降,只有这样,新能源汽车整车成本才会下降,在未来的一定时间一定会达到平衡。

北京能源北京有限公司副总经理原诚寅:未来是纯电动、是PHEV、混合动力还是燃料电池?这些技术路线现在还没有最终确定,这几条路都有可能走下去。我们最后的结论是纯电动有纯电动的优势,但PHEV混合动力也有它自己的生存空间。因为最终的问题回到我们上一个答案,我们认为还是市场决定了技术路线的选择。

后补贴时代,动力电池方向会不会发生比较大的变化?48V乃至PHEV是未来发展的重要方向,理由如下:一是因为双积分制,二是因为经济性,三是根据个人判断。双积分起来以后,因为碳积分要求越来越加严,48V能直接解决企业积分问题,而且48V方案有经济性,大概2年多能回本。第一个,如果48V起来了,基本上相当于一辆纯电动或者一辆PHEV了,所以量会迅速的有一定的拉动,另外,这个其实就是给了大家更多的辗转腾挪的空间,就是有人可以集中力量做48V,有人可能更多的把自己的精力放在PHEV上,有的人在纯电动上发力。

孚能科技(赣州)有限公司董事长兼总裁王瑀:

根据我们跟国际上Tier one整车厂合作中了解到,国外现在唯一限制的就是CO2的排放,CO2的排放要算分,国外现在目前三种车型在流行,也就是我们电池厂要配套的三种电池,一种就是微混,就是过去的启停电池与混动电池的结合;一种就是插;另一种就是纯电动,这三种车在整个整车厂的布局当中都非常明确,各有各的比例。这是一个很重要的信息,这表明未来汽车车肯定是从电动化方向发展,纯电动车和插电与微混同时存在。

文章来源:科技新看点

 
 
 
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