线束设计

线束设计（共9篇）

线束设计 篇1

摘要：较系统地对目前导线在汽车线束上的设计应用进行探讨和分析,包括导线的选型原则、约束条件、试验验证等做了详细论述,为汽车电气设计人员提供参考。

关键词：导线,绝缘,选型

前言

随着人们对汽车安全性、舒适性、经济性的要求不断提高,车型也不断随之升级,电气电子装置在汽车上被不断应用,汽车信号的传输容量在急剧膨胀,汽车电线电缆的用量也在成倍增长。一般来说,一辆普通汽车的用线量在500m左右,较好的汽车在1km以上,而高档轿车则在2km以上。

整车厂的电气设计人员设计线束时对多数导线一般采用选型设计,即选择满足电气功能需要成熟供应商的成熟产品。本文主要对插接件如何进行选型设计过程中需重点考虑的问题进行了分析,如选型原则、约束条件、流程等,对具体案例进行了分析,以求整车线束理论设计和实际经验的较好融合。

1、概述

电线束在整车中的作用是将电器系统的电源信号和数据信号及传递和交换,实现电器系统的功能和要求。在汽车的电线束的设计中,导线是通讯主体,导线选型需满足整车通讯功能、可靠性要求。

1.1 导线分类

汽车使用导线按用途主要分为三种类型:

低压线:一种广泛应用于汽车上的电缆,包括电线和绝缘层;

屏蔽线:主要是为了保护免受外部信号干扰,应用领域为无线电天线、点火信号线、氧传感器信号线等;

高压线:用作汽油发动机点火系统的导线,这种线包括表面带有一厚层橡胶绝缘层的导电芯(芯线),橡胶绝缘层主要是防止高压泄漏。

1.2 导线规格

导线规格的选取重点考虑线束所处的环境和功能。汽车线束的导线通常使用多股绞合铜导线,绝缘皮为PVC绝缘材料。常用的导线种类有日标(AVSS等)、国标(QVR)、德标(FLRY)、美标等几大系列。AVSS (AVS)导线的特点是薄皮绝缘,柔韧性较好;QVR的特点是绝缘皮厚,比较柔软,延展性好;德标导线绝缘皮更薄,柔韧性好;美标导线绝缘皮一般为热塑性或热固性弹性体,还有经过辐照工艺加工的。下图1为德标导线的型号命名规则,设计人员可以此作为选型依据。

2、导线选型

整车线束设计阶段重要一环就是所用导线如何选型,下面作重点详述。

2.1 导线选型设计输入

导线是线束的主体部件,导线的性能直接决定着线束整体的性能,而且对全车的电器稳定性、安全性起着决定性的作用。

导线选型时,通常需输入以下信息:

2.1.1布置位置:根据零部件设计方案,确认导线的具体走向及布置位置,如发动机缸体上,发动机舱内,底盘,室内,室外等环境,然后根据布置位置环境,确认温度、湿度、振动、防水、防尘、房油污、抗干扰等;

2.1.2根据导线的布置位置及其周边环境条件,选取合适规格的导线,如:耐高温等级、耐磨等级、耐燃油等级等;

2.1.3根据各分组电气参数输入表(线对零部件)或线束设计方案(线对线、线对电器盒),计算并确认负载或回路的工作电流,并根据工作电流及回路长度选取载流量(线径)合适的导线;

2.1.4确认其他要求,如用于特殊回路(高频通讯、CAN回路、ABS回路、高清视频通讯回路)的导线,应考虑使用专用导线,如:双绞线、同轴电缆、HDMI缆线等。

2.2 导线选型设计要求

设计要求主要参照下列十项内容进行:

①在发动机舱、排气尾管等高温区域附件的回路,其导线的耐高温等级选取需要满足周边环境要求;

②根据配置及用电器功率、结合回路电流的大小,合理选择导线;

③在底盘、离地高度较小或者抖动频繁的零部件等恶劣环境下的导线,由于湿度偏大且存在着很多腐蚀性气体和液体,因此导线选型时要考虑其绝缘壁的耐腐蚀性能、耐磨性能等;

④严禁在同一接插件内使用相同颜色的导线;

⑤基于汽车的轻量化,建议优先选取薄壁或者载流量相同而线径较小的德标导线；

⑥对于要求性能较高的安全气囊、ABS、ECU等回路,应优先选用带有屏蔽层的导线提高通讯性能以保证安全可靠性;

⑦对于要求性能较高的安全气囊、ABS、ECU等回路,应优先选用带有屏蔽层的导线提高通讯性能以保证安全可靠性；

⑧为节约成本,安全等级较低的用电设备尽量选择满足其性能要求的国产件;

⑨插接件的公端和母端须采用同一厂家生产的同类型号的插接件;

⑩驾驶室内可选择非防水型护套,发动机舱及底盘线束全部采用防水型护套。

3、导线选型流程及约束条件

导线的选型需考虑诸多因素,但是首要需遵循平台化及可靠性原则。对于电器借用件和沿用件,确认前期市场无质量问题后,可直接按电气参数输入需求在轻、重卡插接件库中进行选择。对于新开发或新选型的接插件,可参照以下流程:

3.1 规格选型

1)根据汽车配置的需求和不同的工作环境选取适当类型的导线,下表为部分规格导线的适用范围,可作为线束设计者的参考。

3.2 线径选型

导线线径根据以下原则进行选择计算:

1)根据电器件功率的大小计算流通导线的电流;长时间工作的电气设备可选用实际载流量60%的导线;短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%-100%之间的导线。

2)根据不同的工作环境和温度大小适当改变导线的截面积。

3)根据导线的走向、插接件的数量(即电压降的大小)适当改变导线的截面积。

4)导线截面积的计算

式(1)中:I一电流(A);P—电器件功率(W);U—电压(V);A一线径(mm2);ρ—铜电阻率(约为0.0185Ωmm2/m);L—导线长度(m);Ud—允许最大的电压降损失。

或者经验公式(不同厂家有不同标准)。

5)查阅日标导线各种规格下导线截面积与承受最大电流之对照表,见下表。

3.3 颜色选型

1)导线的颜色和代号符合下表的规定。

2)导线颜色依据使用需要,分为单色和双色两种。

3)单色导线的颜色代号符合表3规定。

4)双色导线的颜色代号符合表4规定。

5)优先选用单色,再选用双色。

3.4 校核及试验

1)因为导线本身具有阻抗,导线越长阻抗越大,当导线过长后,即使回路短路,电压由于被导线所分担,会导致短路电流过小而不能快速熔断保险丝,导线就会持续发热产生风险。因此在设计线束时需要考虑导线限长的概念;2)通过整车线路安全测试(CPT),即为通过对整车线束回路在电器件各种运行工况下的电压、电流测试,实践校核整车线束、电器件的匹配合理性及安全性。主要包含:单负载试验,全负载试验,短路试验,静态电流测试。

3.5 导线的性能

插接件的基本性能可分为三大类:即机械性能、电气性能和环境性能,插接件试验大纲具体内容按照《QC/T730汽车用薄壁绝缘低压电线》执行,试验要求如下图2:

4、结束语

通过以上分析我们可以看出,整车线束系统设计是一个复杂的系统工程,而导线件如何选型更是需要多方面考虑。导线的合理选择,线束重量会得到降低,成本得到优化,也会提高汽车的安全性。注意文中仅是列举导线选型的重要环节进行探讨,而设计过程中往往出现许许多多意想不到的问题,只要通过不断的总结和经验积累,特别是一些QC、DFMEA等质量工具的使用,就一定会使线束系统设计达到一个新的高度,从而推动自主品牌产品品质走向世界前列!

参考文献

[1]汽车电器汽车电器杂志社2001.

[2]JASO D618汽车零件.低压电线的试验方法.

[3]王肩瑞:汽车电气及电子设备合肥:安徽科学技术出版社2000.

[4]秦明华:汽车电气与电子技术北京:北京理工大学出版社2003.

汽车线束装配工艺研究分析 篇2

关键词：汽车；装配工艺；流水线

中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）20-0019-02

在汽车零件装配的过程中，需要将各种类型的导线包扎成束，人们通常将其简称为线束。这样做的目的是为了避免出现绝缘层损坏的现象，同时也是为了可以更好地进行零部件接线。通常来说，汽车线束主要包括电线、传感器等部分。在进行线束装配时要注意装配线平衡的问题。所谓的平衡问题就是指要在满足一定工艺条件的前提下减少工作站闲置和超载的时间。因此，在汽车线束装配时必须要选择合理的工艺。本文将从介绍汽车线束装配流程及特点入手，介绍单板装配工艺和流水线装配工艺，并对流水线装配中的滑板分装流水线装配工艺进行重点介绍。

1 汽车线束装配流程及特点

汽车线束生产主要包括两部分，第一部分是压接，其中包括全自动压接和半自动压接两种形式。第二部分是装配。装配工艺也可以分成两种，首先介绍的是预装工艺。在汽车线束装配前需要将其分成子线束，子线束的个数应根据实际情况而定。而所谓的预装就是指对子线束进行装配。在进行预装时需要考虑到各方面因素的影响，例如要考虑零件的存放问题、子线束的运输问题等。

其次，介绍的是总装工艺。在进行总装时大多采用的是流水线作业的方式。在进行总装前要做好准备工作，要将布线图板提前准备好，布线图板上应包括各种类型的模块。然后再根据作业指导书进行装配。在完成线束装配工作以后要进行质量检测，只有检测合格后才可以包装入箱。

目前，汽车线束装配线的自动化程度还比较低，在装配过程中必须要投入较大的劳动力，大部分的工作仍需要人工完成。正是因为如此，在进行线束装配的过程中不可避免的会存在一定的波动。

汽车线束装配时可能出现这样的情况：在一定的生产节拍内没有完成装配任务。一旦发生这种情况，不仅会影响装配效率，同时还会造成较大的经济损失。因此，必须要采取合理的解决措施。最有效的解决措施就是停止装配进行应急处理或者增加劳动力。但无论采取何种解决措施都需要投入一定的费用，从而增大汽车线束装配的成本。因此，必须要进行汽车线束装配工艺研究，提高汽车线束装配的工作效率，确保按时完成装配任务。

2 单板装配工艺

所谓的单板装配工艺就是指在固定区域的工装板上进行装配，参与装配的人数不固定，可以是一人，也可以是多人。在装配的过程中需要将熔断丝、导线等组装在一起，使其成为成品线束。通常来说，导线根数比较少的线束会采用单板装配工艺。下文将具体介绍一下单板装配工艺的设计步骤。

2.1 计算标准作业时间

在汽车单板装配时，标准作业时间可以反映出装配的效果。但影响标准作业时间的因素比较多，不同的汽车企业由于硬件设备和管理方面的不同，标准作业时间也是不同的。

因此，应根据汽车企业的实际情况计算标准作业时间。在完成标准作业时间计算以后，要确定日生产量。在进行日生产量计算时需要考虑到两方面的影响。第一是企业单板装配标准作业时间；第二是客户的需求计划。完成日生产量计算以后就可以确定所需的操作工作台的数量。通常来说，汽车线束单板装配所需的操作工作台的数量和工作时间之间是成反比的。

因此，如果客户的需求是不变的，通过延长工位的工作时间可以减少操作工作台的数量。操作工作台数量的减少既可以节约一部分的设备费用，同时也可以减少场地面积。但需要注意的是，操作工作台减少则意味着要增加装配工人的数量，这会增加人工成本费用。因为，企业需要根据自身的实际情况确定操作工作台的数量，在完成装配任务的前提下尽量减少成本。

2.2 制作工装架和布线板

在进行工装架和布线板制作前应做好物料和废料的存放工作。线束物料包括的内容比较多，例如导线、护套、胶带等均属于线束物料，应将这些物料存放在固定的位置上。

但在选择物料存在位置时应考虑到拿取物料的便捷性问题。线束废料主要包括胶带圈、塑料袋等等，废料包括两种类型，一种是可回收废料，另一种是不可回收废料。不同类型的废料应采用不同的处理方法。汽车线束使用的布线板都是固定的，不同类型的线束使用的布线板不同。

在进行布线板制作时应严格按照图纸进行，制作的比例是1：1。布线板上应包括各种操作信息，例如线号、包扎长度等等。制作好的布线板应放置在工装架上，单板装配使用的工装架，如图1所示。

2.3 工艺文件

工艺文件中主要包括两方面的内容。一方面是关于操作的各种内容，另一方面是各种规范要求。在进行汽车线束单板装配时，操作者需要根据工艺文件进行装配作业。如果参与单板装配的人数比较多，则应明确各个操作工人的任务和操作的先后顺序，不要出现相互干扰的现象。

3 流水线装配工艺

在汽车线束装配时经常会采用流水线装配工艺。所谓的流水线装配就是指操作工人按照一定的顺序进行线束装配。采用流水线装配工艺可以满足大批量生产的要求。流水线装配主要包括三种类型，下文将对此进行详细地介绍。

3.1 独立分装流水线装配工艺

独立分装流水线装配工艺是指分装工位和总装流水线之间不是在一起的，但二者的装配节拍是一致的。该种流水线装配工艺的优点就是比较灵活，而且在装配时对节拍的要求比较低。通常来说，在两种情况下会选择独立分装流水线装配工艺。第一种是线束中导线的根数比较多，第二种是线束包扎比较复杂。

3.2 在线分装流水线装配工艺

在线分装流水线装配工艺和独立分装流水线装配工艺相差不多，但在线分装流水线装配中的分装工位和流水线工位是相同的，其中不存在半成品区域。在线分装流水线装配工艺对节拍的要求比较高。通常来说，在线束中导线根数比较少时才会选择该种流水线装配工艺。例如，在进行发动机线束装配时就可以采用在线分装流水线装配工艺。

3.3 滑板分装流水线装配工艺

所谓的滑板分装流水线装配就是指所有的操作板都是处于运动状态，可以根据生产需要进行循环移动，从而形成小的流水线。采用滑板分装流水线装配工艺可以大大减少布线的次数，缩减穿线数量。在进行滑板分装流水线装配工艺制作时应按照下述的流程进行。

第一，要计算标准工时。在计算标准工时的过程中必须要充分考虑客户的需求量。在完成标准工时计算以后要确定生产节拍和装配人数。在这一过程中必须要详细划分滑板装配的分装工位；

第二，要确定各个分装工位的操作内容。只有确定了分装工位的操作内容才可以进行操作板制作。同时，还要合理安排操作板上各个模块的顺序；

第三，要安排物料和导线的顺序。在进行物料和导线摆放时应考虑到操作工人拿取的便捷性问题，同时还要避免操作工人拿错物料和导线；

第四，要进行工装架制作。在制作工装架时主要考虑到两个问题，一个是操作板的尺寸，另一个是物料的数量；

第五，在所有的准备工作完成以后就可以进行线束装配，主要包括挂线、穿线等工序。滑板分装流水线装配工艺具有一定的优点，可以快速完成装配任务，同时还可以有效降低穿错导线的概率。

4 结 语

总之，线束装配是汽车生产过程中的一项重要内容，将会对汽车的性能产生重要的影响。因此，在线束装配时必须要选择合理的装配工艺，提高装配的效率。此外，还应加强对汽车线束装配工艺的研究，不断完成线束装配工艺。

参考文献：

[1] 施春富，陈明，刘晋飞.汽车线束装配线平衡问题优化与仿真[J].机电一 体化，2014，（15）.

[2] 齐相龙，刘晋飞，陈明.汽车线束预装配线平衡问题的优化和仿真[J].机 械设计，2015，（32）.

电动乘用车高压线束的设计 篇3

电动乘用车,顾名思义,以电力驱动,因此必须使用大功率的电机、大容量的电池,并且为了减少充电时间,利用高压大电流充电技术,这其中就需要借助于高压电气系统。电动乘用车高压电气系统可将电机、电池和动力电子元器件等零部件全部连接在一起,其中电动乘用车高压线束是连接电动乘用车能量源(燃料电池)与动力装置的电气通路。为了满足电动乘用车的驱动要求以及在各种行驶条件下线束连接可靠性和使用安全性的要求,本文设计了一种高压大电流(大功率)电动乘用车高压线束。

1 国内外研制情况

目前,新能源汽车产业处于探索与少量试产阶段,国内乃至国际上都没有形成产业规模,因此相关的零部件也处于试制阶段。但相较与国内主要以线束装配为主严重滞后的汽车线束整体技术水平,国外的汽车线束相关技术基础扎实,已有高压线束的解决方案。例如,最早进入电动及混合动力汽车充电连接器领域的行业领导者———安费诺公司(Amphenol),其研制的电动车高压线束具有结构简单、性能优异、用户认可度高等特点,可在超高温度、振动、有限空间及其他恶劣环境下可靠工作,现已被各家国内外汽车生产商所广泛采用;TYCO、Delphi(德尔福)、LS等其他国外公司紧随其后,推出了各自的高压线束解决方案和相关产品。

2 高压线束的设计

为了弥补我国在电动乘用车高压线束领域的研究空白,摆脱我国电动乘用车中所需的高压线束基本直接采购国外产品的现状,展开了一种高压大电流电动乘用车高压线束的自主研发。根据电动乘用车高压电气系统对高压线束的使用要求,所设计的电动乘用车高压线束应满足以下要求:a.高压大电流的使用性要求。b.抗电磁干扰、防水、抗振、耐磨、阻燃和接触可靠等安全可靠性要求。

2.1 高压电缆的设计

传统汽车是以汽油发动机为动力,传统汽车线缆作用是传输控制信号,承受的电流和电压都很小,故电缆直径较小,结构上也仅是导体外加绝缘,很简单。但根据电动乘用车高压电缆的使用要求,电动乘用车高压电缆主要起传输能量的作用,需把电池的能量传输到各个子系统,因此所设计的电动乘用车高压线束必须满足高压大电流传输。电动乘用车高压电缆承受的电压较高(额定电压最高600V)、电流较大(额定电流最高600A),电磁辐射较强,故电缆的直径明显增大,同时为了避免电磁辐射对周围电子设备产生强烈电磁干扰,影响其他电子设备正常运行,电缆还设计了抗电磁干扰屏蔽结构,即采用同轴结构,利用内导体和外导体(屏蔽)共同作用,电缆内的磁场成同心圆分布,而电场从内导体指向并止于外导体,使电缆周围外部的电磁场为零,亦即屏蔽了电磁辐射,从而确保电动车正常运行[1]。

早期汽车线缆用绝缘材料主要是PVC(聚氯乙烯),但PVC中含有铅,对人体有害,近些年来逐渐被LSZH(低烟无卤材料)、TPE(热塑性弹性体)、XLPE(交联聚乙烯)、硅橡胶等材料替代。由于电动乘用车高压电缆在满足高压大电流、抗电磁干扰的同时还要满足耐磨和阻燃等要求,因此对这些材料性能进行了对比:a.LSZH可分为PO(聚烯烃)类和EPR(乙丙橡胶)类两大类,其中以PO类电缆料为主流。PO类LSZH阻燃电缆料的配方中有大量的Al(OH)3、Mg(OH)2无机阻燃剂,从而使该电缆料具有较好的阻燃、低烟、无卤、低毒等特性,但同时也使其在物理机械性能、电气性能以及挤出工艺性能等方面与其他非阻燃材料及含卤阻燃材料存在差异。b.TPE是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的高分子材料,在常温下显示橡胶的高弹性,在高温下又能塑化成型,但该材料不耐磨,不能满足电动乘用车高压线束的使用要求。c.XLPE是由耐温等级为75℃的普通PE(聚乙烯)材料经过辐照交联后制得的,其耐温等级可达到150℃,并具有优良的物理机械性能、抗过载能力及长寿命等特点,但不阻燃。d.硅橡胶的击穿电压高,故具有耐电弧性、耐漏电痕迹性、耐臭氧性,其同时具有良好的耐高低温性,耐高温可达200℃,绝缘性能良好,在高温高湿条件下性能稳定、阻燃[2]。在对比上述材料性能后,硅橡胶因具有物理机械性能良好、使用寿命长、价格低廉等优点而成为了电动乘用车高压电缆绝缘材料的首选。最终设计的电动乘用车高压电缆的结构如图1所示。

2.2 高压连接器的设计

2.2.1 大电流接触件的设计

通常连接器(主要指其中的接触件)都有使用温度限制,一旦使用温度超过规定限值,连接器就会因发热而降低安全性,甚至失效损坏。造成连接器使用温度增高的原因主要有两方面:a.汽车本身。汽车上温度最高的部位就是发动机周围,例如传统汽车发动机周围温度可达125℃以上。b.连接器本身。连接器在使用过程中会发热,连接器中插合的接触件存在接触电阻,接触电阻越大,功率损耗越大,接触件的温度越高,可靠性越低。对此,在设计电动乘用车高压大电流连接器时尤其需要注意。为了避免过高的使用温度使连接器中的绝缘材料受损,降低其绝缘性能,甚至烧毁失效,以及使接触件受热后出现弹性下降,或在接触区形成绝缘薄膜,降低接触可靠性,增大接触电阻,进而加剧使用温度升高,如此恶性循环最终导致连接接触失效[3],必须合理设计电动乘用车高压大电流连接器中的大电流接触件。

在设计大电流接触件时,选用何种接触形式将直接决定连接器的质量和成本。通常接触件的接触形式主要有片式、片簧式和线簧式三种,如图2所示。片式接触件的插孔为圆柱筒开槽并收口,插孔采用铍青铜丝(棒)加工,原材料价格较贵,且后续收口工序较难控制,产品质量一致性较难保证,成本较高。片簧式接触件的插孔为冠簧孔,插孔内安放有1~2个片簧圈,每个片簧圈由多个弹簧片组成,所有弹簧片都向里拱,组成具有弹性的弹簧圈;当插孔和插针相配时,每个弹簧片都和插针接触并且产生挤压力,保证多点稳定接触;片簧式插孔由黄铜车制件及冠簧冲压件组成,产品一致性好,成本低。图3示出的安费诺公司获得专利的RADSOK插孔结构,即采用了双曲线冠簧技术,接触面积可增加65%,其表面为高耐磨性的镀银层。线簧式接触件的插孔为线簧孔,插孔的结构和片簧式插孔的结构相似,只是线簧式插孔由弹簧线组成,线簧式插孔虽然性能优良,但是工艺复杂,成本也较高。在对上述各接触形式接触件比较后,该电动乘用车高压大电流连接器采用了大电流片簧式接触件。同时,为提高接触可靠性及载流能力,以及满足大电流接触件的其它指标要求,该大电流片簧式接触件采用了双簧片的两级片簧式插孔。最终通过对大电流接触件接触电阻的计算、结构的设计以及样件设计修正,成功设计了大电流接触件。

2.2.2 耐高压性能设计

为了满足电动乘用车高压连接器的设计要求,必须通过结构设计和材料选择使高压连接器的各个部分均具有足够的介电强度,确保其耐高压性能。电动乘用车高压连接器的耐高压性能设计主要包括爬电距离、界面气隙和绝缘材料等方面[4]。

爬电距离是指当工作电压过大时,瞬时过电压会导致电流沿绝缘间的间隙向外释放电弧,损害器件甚至操作人员,这个绝缘间隙就是爬电距离,电弧持续的工作电压决定了爬电距离。在高压连接器结构设计时应尽可能增大爬电距离,考虑到连接器介质耐压4 000V以上,经过仔细计算与校核,将连接器的爬电距离设计成24mm以上,即可完全满足高压连接器600V的使用要求。

为了提高连接器的耐高压性能,连接器插合时,其界面部位应贴合无空气间隙。连接器的界面主要包括插头连接器和插座连接器的插合界面、连接器接触件和导线的连接部位。这些部位需要介质全填充无空气才能可靠保证连接器不被击穿。为了杜绝界面气隙的存在,在高压连接器设计时采取了如下措施:a.在插合界面处采用了软绝缘材料,以保证在插合到位的同时将空气间隙填实。b.插孔接触件外的绝缘采用了模塑的形式,将接触件外的间隙填实。c.插头和插座的插合面采用锥面结构。d.接触件连接电缆后部分电缆绝缘伸入连接器壳体绝缘。

为了提高连接器的耐高压性能,电动乘用车高压连接器选用了绝缘性能良好、击穿电压高、绝缘强度高、高温高压下稳定性好、耐电弧、耐漏电痕迹、吸湿性低的PPA(聚邻苯二甲酰胺)塑料。

2.2.3 整体结构设计

最终设计的电动乘用车高压连接器的结构如图4所示。高压连接器的结构从里到外依次为内导体、绝缘层、屏蔽层、外壳。

2.3 高压线束的整体设计

2.3.1 屏蔽性能设计

为了使所设计的高压线束在满足基本的可靠电气连接要求外,还具有出色的电磁屏蔽性能,展开了高压线束的屏蔽性能设计。高压线束的屏蔽性能设计主要包括高压电缆自身的屏蔽性能设计、高压电缆与高压连接器结合处的屏蔽性能设计、高压连接器自身的屏蔽性能设计及高压连接器插合界面处的屏蔽性能设计。为了提高高压电缆自身的屏蔽性能,高压电缆采用了屏蔽结构,如果电缆为信号线与电源线组合而成时则更应注意这点。为了提高高压电缆与高压连接器结合处的屏蔽性能,在保证两者接触的可靠性,特别是确保在强烈动情况下连接处不会产生松动的情况下,在高压电缆与高压连接器内导体连接后,电缆编织与屏蔽层接触,并在电缆编织与连接器接合处加套一层单独的屏蔽金属编织网,加强屏蔽效果。为了提高高压连接器自身的屏蔽性能,连接器采用了金属壳体设计。为了提高连接器插合界面处的屏蔽性能,设计时采用了屏蔽簧结构,以保证插头与插座壳体间可靠接触;连接器头部内导体低于外壳界面,防止内导体接触到手指或其他金属,起到一定的保护作用,增加安全性;插合后,插座连接器与插头连接器的屏蔽层可靠接触,使插合面与外界屏蔽。

2.3.2 机械防护和防尘防水设计

由于电动乘用车高压电缆的直径较大,需要进行专门的布线走向,即电动乘用车高压线束布局在车外,因此必须对电动乘用车高压线束进行机械防护和防尘防水设计。为了提高高压线束的机械防护和防尘防水性能,在接插的连接器间以及连接器连接电缆的位置均采用了密封圈等防护措施,防止水汽和灰尘进入,从而确保连接器的密封环境,避免接触件之间短路的风险,以及防止湿气进入,避免产生火花等安全问题。

2.3.3 使用寿命设计

电动乘用车行驶在公路上,会受路面高低不平和车速快慢等因素的影响而产生高振动,导致高压线束与接触的零部件和其他线束间产生摩擦、磨损,以及高压线束本身的疲劳磨损。为了提高高压线束使用寿命和质量,应对高压电缆和高压连接器间的连接进行加固,对高压连接器之间的连接采用锁紧结构,以及进行布线方案优化,高压线束材料选择耐磨材料,导线采用抗疲劳的铜绞线。此外,高压连接器间的连接环节是高压线束本身的薄弱点,为了提高高压线束使用寿命,同时满足高压电气系统的使用要求,必须保证高压连接器的插拔次数和连接质量。

2.3.4 整体结构设计

最终设计的电动乘用车高压线束的结构如图5所示。

3 高压线束的性能试验

为了验证采用高压大电流接触件技术设计的高压线束的结构合理性、接触面积、接触电阻、抗振性等是否满足高可靠、长寿命及大电流性能等要求,在电动乘用车高压线束样品研制完成后按照相应的设计要求进行了相关性能测试,测试结果如表1所示。可见,该电动乘用车高压线束的各项性能都满足了标准要求,其接触件结构、连接器结构及整个高压线束的设计具有一定的合理性。

注:1)g为重力加速度。

4 结论

本文简要介绍了电动乘用车高压线束的功能用途和国内外研制情况。从电动乘用车的使用特点、要求和环境入手,分析了电动乘用车用的高压线束的性能要求和设计要点(耐高压、耐大电流、耐环境、屏蔽性和安全可靠等),并分别详细论述了电缆的主要设计,连接器及其接触件的主要设计方案,并给出了线束总体方案,最后介绍了研制样品的测试情况。从使用要求和测试结果可以得出,研制的高压线束能够满足电动乘用车的使用要求。随着电动汽车产业的发展,高压线束必将进一步发展,能承受更高电压、更大电流,并将用于各种不同车型,同时在功能方面也会更完善,例如具有自身的测试性,即可实时监测线束的电流、温度等变化。

摘要：简要介绍了电动乘用车高压线束的功能用途和国内外研制情况。从电动乘用车使用特点、要求和环境入手,分析了电动乘用车高压线束的性能要求和设计要点,即耐高压、耐大电流、耐环境性、屏蔽性和安全可靠等。分别详细论述了高压电缆、高压连接器及其接触件的主要设计过程,给出了高压线束总体设计方案。最后介绍了研制样品的性能测试情况。从测试结果可以得出,研制的高压线束能够满足电动乘用车的使用要求。

关键词：电动乘用车,高压,线束

参考文献

[1]张晋,陶兆增,刘雨双,等.电动汽车内部用高压电缆的研制[J].光纤与电缆及其应用技术,2015(6):11-14.

[2]彭光辉.高压电连接器组件的可靠性设计[D].合肥:合肥工业大学,2005.

[3]董文亮,卢明胜.大电流线簧孔的设计过程分析[J].机电元件,2000(12):4-6.

线束简介和前景 篇4

基本介绍

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。线束是指由铜材冲制而成的接触件端子（连接器）与电线电缆压接后，外面再塑压绝缘体或外加金属壳体等，以线束捆扎形成连接电路的组件。线束产业链包括电线电缆、连接器、加工设备、线束制造和下游应用产业，线束应用非常广泛，可用在汽车、家用电器、计算机和通讯设备、各种电子仪器仪表等方面。

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。

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。

随着汽车功能的增加，电子控制技术的普遍应用，电气件越来越多，电线也会越来越多，线束也就变得越粗越重。因此先进的汽车就引入了CAN总线配置，采用多路传输系统。与传统线束比较，多路传输装置大大减少了导线及联插件数目，使布线更为简易。

常用规格

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，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，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。线束排列

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。

线束厂的技术员根据线束图做成线束排线板后，工人就按照排线板的规定来截线排线了。整车主线束一般分成发动机（点火、电喷、发电、起动）、仪表、照明、空调、辅助电器等部分，有主线束及分支线束。一条整车主线束有多条分支线束，就好像树杆与树枝一样。整车主线束往往以仪表板为核心部分，前后延伸。由于长度关系或装配方便等原因，一些汽车的线束分成车头线束（包括仪表、发动机、前灯光总成、空调、蓄电池）、车尾线束（尾灯总成、牌照灯、行李箱灯）、篷顶线束（车门、顶灯、音响喇叭）等。线束上各端头都会打上标志数字和字母，以标明导线的连接对象，操作者看到标志能正确连接到对应的电线和电气装置上，这在修理或更换线束时特别有用。同时，电线的颜色分为单色线和双色线，颜色的用途也有规定，一般是车厂自订的标准。我国行业标准只是规定主色，例如规定单黑色专用于搭铁线，红单色用于电源线，不可混淆。

线束用机织线或塑料粘带包裹，出于安全、加工和维修方便，机织线包裹已经淘汰，现在是用粘性塑料胶带包裹。线束与线束之间、线束与电气件之间的连接，采用联插件或线耳。联插件用塑料制成，分有插头和插座。线束与线束之间用联插件相接，线束与电气件之间的连接用联插件或线耳。

线束材料

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。

汽车线束的发展概况

汽车线束为了适应车辆的高功能化和用户需求的多样化，在车上占用空间逐渐扩大。而事实上，为了提高汽车的燃油经济性和减轻重量，电线本身从原来的AV线不断减少直径，经过AVS线到AVSS线。线束直径不断减少。而且近年来多路传输技术(车载局域网(LAN))的应用使得电路数大为减少。但是从线束的发展趋势来看，其车载数量仍然在增加，而在高级轿车上 电路数甚至超过2000个。

作为减轻线束重量的有效方法之一是电源电压采用42V。从电动动力转向(EPS)或电动空调装置等要求大电力负荷来看，由于在不增加电流的条件下(电线截面积不增加)有可能增加电力供应,因此被认为是一种有效方法。另一方面,随着电源电压上升,也发生电磁噪声或漏电等安全问题,不得不采取带屏蔽的导线或防水接插件,于是又使线束的重量增加。因此,随着车载局域网应用的普及,要求采用对电磁干扰具有高屏蔽特性的导线材料。

在多路通信功能方面，由于通信量增加以及扩大在安全功能方面的应用与多媒体信息的获取，在这种发展形势下向更高速、高可靠性的通信协议发展。预计今后，不仅在车辆内部，而且在道路与车辆之间，车辆与车辆之间等领域，网络技术将进一步获得应用。导线作为汽车内部的通信介质，将向高速化、耐电磁干扰而且向“光化”(即采用光导技术发展方向)变化。

汽车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。

一、汽车线束的组成

1.汽车线束

为了便于安装、维修,确保电气设备能在最恶劣的条件下工作,将全车各电气设备所用的不同规格、不同颜色的电线通过合理的安排,将其合为一体,并用绝缘材料把电线捆扎成束,这样既完整,又可靠。

2.电线截面积与色标的正常选择 1)电线截面积的正确选择

车上的电气设备根据负载电流的大小选择所用电线的截面积。长时间工作的电气设备可选用电线实际载流量的60%；短时间工作的电气设备可用电线实际载流量的60%-100%。2)电线色标的选择

为了便于识别和维修,汽车线束中的电线采用了不同的颜色。

为了在电路图中标注方便,导线的颜色均用字母表示,其代表的颜色在各线路图中均有附注。

二、汽车线束线路故障产生的主要原因

汽车线路常见的故障有：插接件接触不良、导线之间的短路、断路、搭铁等。

产生原因有以下几个方面： 1)自然损坏

汽车线束使用超过了使用期,使电线老化,绝缘层破裂,机械强度显著下降,引起电线之间短路、断路、搭铁等,造成汽车线束烧坏。线束端子氧化、变形,造成接触不良等,会引起电气设备不能正常工作。

2)由于电气设备的故障造成汽车线束的损坏

当电气设备发生过载、短路、搭铁等故障,都可能引起汽车线束损坏。3)人为故障

装配或检修汽车零部件时,金属物体将汽车线束压伤,使汽车线束绝缘层破裂；汽车线束位置不当；电气设备的引线位置接错；蓄电池正负极引线接反；检修电路故障时,乱接、乱剪汽车线束电线等,都可以引起电气设备的不正常工作,甚至烧坏汽车线束。

三、汽车线束线路故障的检测与判断

1)汽车线束烧坏故障的检测与判断

汽车线束烧坏,都是突然发生的,而且燃烧速度很快,烧坏的线路中,一般无保险装置。汽车线束烧坏的规律是：在电源系统的电路中,哪点搭铁,汽车线束就烧到哪里,其烧坏与完好部位的交接处,可认为该处电线搭铁；若汽车线束烧坏至某电气设备的接线部位时,则表明该电气设备故障。

2)线路之间的短路、断路、接触不良故障的检测与判断

-汽车线束受到外部挤压、冲击,引起汽车线束内电线绝缘层损坏,导致电线之间的短路,使某些电气设备失控、保险丝熔断。判断时,可拆开电气设备与控制开关两端的汽车线束插接器,用电表或试灯检测线路的短路之处。导线断路故障,除明显的断裂现象外,常见故障多发生在导线与导线端子之间。有的导线断路后,外绝缘层与导线端子完好,但导线内芯线与导线端子已断路。判断时,可对怀疑断路的导电线与导线端子做拉力试验,在拉力试验过程中,如导线绝缘层逐渐变细时,可确认该导线已断路。

线路接触不良,故障多发生在插接器内。当故障出现时,会引起电气设备不能正常工作。判断时,接通该电气设备电源,碰触或拉动该电气设备的有关插接器,当碰触某个插接器时,该电气设备的工作忽正常,忽不正常,表明该插接器有故障。

四、汽车线束总成的更换

1.外观的检查

1)新的汽车线束型号应与原车型一致,导线端子与导线连接可靠,可用手拉一拉各插接器与导线有无松动、脱落现象。

2)将新的汽车线束与原汽车线束对比一下,如：汽车线束的尺寸、导线端子接头、导线颜色等应基本一致。对有疑问之处,可用万用表进行测试,确认该汽车线束完好后,方可更换。

2.汽车线束的安装

各电气设备的插接器、插头、插座须与汽车线束上的插座、插头相对应。各连接导线与电气设备连接后,要留有一定的余量,导线不可拉得太紧或放的太松。

3.线路的检查与接通试验

1)线路的检查

汽车线束更换完毕后,首先检查汽车线束插接器与电气设备的连接是否正确,蓄电池正、负极是否连接正确。2)通电试验

浅谈汽车线束的开发和设计 篇5

当今汽车的智能化程度越来越高, 功能越来越多, 再加上人们对汽车的安全性、舒适性和经济性的要求越来越高, 汽车上的电器配置、电器件和导线也同时越来越多, 连接各个电器件的线束也变得越来越重, 越来越粗。正是由于线束在汽车工业中的显著地位, 汽车线束开发就显得极为重要。同时汽车线束的开发涉及的面极为广阔, 如电气原理、零部件的设计及选取, 线束的保护以及自动电信号分配等等。而如何使汽车线束的开发在整车开发中能够更加的符合整车的开发周期以及要求, 就是本文要说明的。汽车线束在整车布置如下图1所示。

2 汽车线束的基本介绍

为了使汽车繁多的线束整体美观而不凌乱, 接线安装方便, 以及保护绝缘层不易损坏, 汽车上将不同规格、不同用途的导线包扎成束, 简称汽车线束。汽车线束是对汽车进行电信号控制的载体, 是汽车电路的网络主体, 没有线束也就不存在汽车电路。汽车线束的数据实例见图2。其功能包括:

(1) 以合理安全的形式给用电设备如电机、喇叭、灯泡分配电能;

(2) 传递和反馈信号。

3 汽车线束三维设计

随着汽车的日益发展, 汽车变得越来越智能化。汽车电子设备的不断增加, 而素有“汽车神经”的线束也越来越复杂, 以前的线束设计已经不能满足当前汽车开发的需求与周期, 当前汽车线束设计过程中的同步开发已经成为主流, 这就对线束的三维设计提出了更高的要求。

由于线束三维设计的重要性, 就要求设计人员在开发初期就能有好的准则。本文就以某主机厂某项目对线束开发设计的要求和项目中具体遇到的问题, 从线束开发过程中设计、分析和解决问题, 给人以直观的感受。

3.1 汽车线束的设计的步骤

3.1.1 整车线束设计的准备:

(1) 根据《电器设计任务书》要求的电器配置和技术要求绘制原理图;

(2) 根据各电器功率确保保险容量及线径大小, 对每个电气子系统进行载荷分配, 确定总保险容量, 计算导线线径;

(3) 布局图 (Plan View) 的生成和整体线束的分割;

(4) 接插件的选取;

(5) 整车环境的建立。

3.1.2 汽车线束建模的步骤:

建模是一个繁琐的工作, 有时往往会不断地修改。但是在设计过程中遵循着一定的设计步骤, 也会对线束设计有一个好的思路, 一般步骤如下:

(1) 将线束划分出不同的功能区, 如前舱线束、车身线束、仪表台线束、后保线束, 如图3所示, 不同的车型和厂家会有些许差异, 与总装要求、配置高低有关系;

(2) 熟悉整车结构分布, 了解用电设备、模块、周边管路、车身结构等布置, 收集已有的周边数据;

(3) 建立模型。在布线系统中放置元件, 根据整车环境, 尽力布线路径。生成三维可视化的线束数模;

(4) 对数模和周边环境进行先期的数字化检查, 包括对设计要求的满足, 干涉的检查, 对配件的检查;

(5) 最终由三维数模生成图纸, 注释包括尺寸、回路信息、保护件位置、包扎方式等一系列信息。为进一步的设计、制造和分析提供最完整的资料。三维数据和两维图纸相互检查, 优化设计。

3.3 汽车各区域对线束设计的要求

整车可划分为如图4所示的几个区域, 也是线束工程师选用线束保护方式和选用零部件的依据, 不同区域会有不同的的保护方式以及防水等级。

3.3.1 运动区域

运动区域主要包括安全带、风扇、皮带轮、手套箱门、电动座椅、雨刮运动臂、离合踏板及其传动装置以及发动机本体的相对震动等。对于这些位置, 线束设计需要遵循如下几点。

(1) 线束不能处于运动部件的行程中;

(2) 要充分考虑线束在长度允许的范围内的摆动;

线束的走向是复杂多样的, 线束在直线走向上有很好的定性, 但是在转弯的空间走向上, 线束会在两个固定点间允许的长度范围内摆动, 这就需要分析线束所能到达的区域, 保证线束的安全。如图5。

(3) 对于运动的线束段, 要充分考虑到线束的行程, 防止线束在运动过程中被拉断。

比如ABS线, 悬架和车身互有相对运动, 所以在设计时, 要确保足够的线长不会被拉紧拉断。

3.3.2 潮湿区域

车辆潮湿的区域一般集中在前舱, 门板, 底盘以及后保险杠等位置。对于湿区, 插件必须选择防水插件。由于线束固定的需要, 有些必须开孔的区域, 雨水会从孔流向干区, 必须选用防水卡丁。如果有水沿着线束走向干区的风险, 可以采取一定的措施加以防范, 如图6。线束在湿区有意做成一个滴水环的结构, 这样水只会流向湿区, 保证干区的防水安全。

3.3.3 高温热源区域

包括排气系统, 废气再循环系统。线束在距离热源125mm内, 要采用绝热层, 热反射胶带, 高温波纹管等。

3.3.4 线束外露区域

主要指地盘区域, 这个区域是外部环境最恶劣的地方, 要根据不同的安全需求做好保护措施。

3.3.5 易产生噪音区域

噪音主要产生在乘客舱 (门板、仪表板、顶棚) 和行李箱, 特别在仪表板内, 有安装尺寸的存在, 线束会与仪表装饰板产生一定的硬接触。此时线束可以使用一些降噪的包裹物如绒布胶带、泡棉胶带等。这样能有效避免噪音的产生。

3.4 汽车线束设计要求及评审

3.4.1 线束的固定方式

线束的走向是靠线束固定来实现的, 安全可靠的固定方式, 是线束设计中的重要原则, 线束固定方式可分为卡钉固定、支架固定。同时线束固定也会遇到受条件或设计限制的环境。如图7。线束通过卡丁固定在PDB上, 但是这样的设计即不利于安装也不利于售后。这就要求工程师能够随机应变, 可以和对手件工程师一起优化设计如图8, 通过优化PDB入线端的固定结构, 通过扎带的方式来保证线束的走向。

3.4.2 线束与周边零件的距、间隙与长度

线束是一个柔性零件, 必须与周边零件有一定的安全距离。

(1) 线束距离静态零件要保持6mm以上的间隙;

(2) 线束距离运动零件保持25mm以上的间隙, 或者线束在三维中模拟的包络面不和运动件干涉;

(3) 线束距离焊点保持15mm以上的间隙;

(4) 线束及其组件要预留出紧固工具的安全空间, 距离螺母中心保持50mm以上的距离;

(5) 线束距离毛刺、焊接边、锐边等, 保持25mm以上的距离。如果达不到, 需要考虑线束的保护措施;

(6) 线束距离密封条8mm以上的间隙;

(7) 加速踏板、刹车、离合踏板的行程范围内, 要保持19mm以上的距离;

(8) 线束接插件所在的分支长度要考虑安装, 一般在设计时需要在分支自然状态的线长增加25mm, 避免线束分支对插件本身的拉拽, 方便插件的接插, 避免影响插件的连接可靠度;

(9) 两个固定点间的距离一般不要超过200mm。如果超出, 必须要分析线束的安全性;

10) 插件到最近的固定点长度要适中, 尽量保持在100mm-150mm间, 便于插件的对接和拆拔;

(11) IP/Console线束特殊位置需要预留安装尺寸, 一般比自然长度加长50mm-100mm。可以通过3D软件模拟线束与设备端的安装位置获得合适的线长。

3.4.3 线束的装配方法与装配顺序

线束的安装主要包括卡丁的固定, 插件的对接, 支架的固定, 端子的固定, 橡胶件的穿孔等。所有线束在安装时, 必须方便可靠。

(1) 在固定区域有很多孔时, 要考虑线束安装点的特殊性设计。例如六边形孔区别周边的零件安装点, 避免线束的错误安装。如图9。

(2) 在固定区域有很多线束分支时, 为了区分而不会将线束固定在错误的位置, 可以采用在同一位置用不同的卡丁, 开不同形状的孔位。如下图10, 线束固定位置上下分布, 通过在支架上开圆孔和腰型孔, 区别不同的固定的卡丁。这样, 线束在安装时一目了然。

(3) 要考虑售后服务的可行性。有些线束设计时看似完全符合设计规范和安装要求, 但是存在售后问题。如图11, 这是一个电池正极的一个分支, 从线束走向以及设计规范来说, 线束安全可靠。但是正极端子由于在平时维修和诊断时, 经常被拆除。这样以来, 在售后时就需要考虑拆除和更换相邻的卡丁。为了解决售后问题, 设计时取消卡丁, 在支架上增加固定结构, 这样线束就可以在保证走向的同时自由进出, 方便灵活, 同时满足固定和售后需要。

(4) 要考虑OEM的生产流程和工艺, 以及工位和装备规范等;

3.4.4 其他注意点

(1) 线束转弯半径应该至少是线束直径的2倍;

(2) 除前舱外, 尽量避免线束外露;

(3) 一个分支点的分支尽量少于4个, 否则会造成分支的混乱和纠缠, 并要识别各个分支的位置, 造成工装时效的延长。同时, 过多的分支对线束的图板布置也是一种挑战。

(4) 线束设计要考虑展平后的工艺, 有时线束的设计与2D图板是冲突的。制造工艺无法实现的三维设计, 需要优化三维设计。

(5) 车身地板线束的布置, 要考虑线束不要被脚部踩到, 从而对线束产生损伤。

4 结束语

现代汽车的高速发展, 使得汽车线束开发所包含的内容越来越多, 线束的开发必须安全可靠, 安装方便合理, 售后简单可行。而汽车线束的开发设计已经成为整车安全可靠的一个重要源头, 合理的开发流程和科学的设计规范已经成为汽车电器分布的重中之重。本文粗浅的说明了汽车线束开发的过程和要素, 以供大家参考和借鉴。

摘要：本文介绍了汽车线束所包含的要素, 对汽车线束的开发和设计做了一个粗略的说明。着重讨论了一下汽车线束设计时的要求和要点。

线束设计 篇6

随着科学技术的飞速发展, 越来越多的电子电气产品在整车上得到普遍应用。发动机控制、电子制动系统、电子空气悬架系统以及车身控制系统, 使得汽车无论在经济性、安全性还是舒适性上都有了很大的提升。

目前, 基于微处理器及CAN总线技术的电子系统, 在整车电控系统上已成熟应用, 可靠性得到了极大的改善。但新的电器功能应用和客户个性化需求的日益增加, 使得汽车电路更加复杂化 (可参见表1) , 从而导致汽车线束的设计、生产和维修的难度不断提高, 也间接地提升了汽车线束的PPM值和线束维修难度、更换成本, 使得汽车线束成为制约整车电气系统发展的瓶颈。因此, 如何推行汽车线束的智能化设计和生产是解决这一难题的关键。

1、汽车线束设计及生产现状分析

为满足市场需要, 新品开发数量较多且周期较快, 而随着整车配置的变动, 汽车线束基本都是专用 (或部分专用) , 使得汽车线束的设计及制造在新品开发中占据着重要地位。以某品牌重卡为例, 目前汽车线束设计及生产具有如下几个特点:

1.1 汽车线束设计使用传统机械制图软件的弊端

目前汽车线束设计采用的SE、CAD等传统机械制图软件, 不具备电气智能转换功能, 无法实现原理到线束图纸的电气属性同步, 也无法实现设计文件到生产工艺的数据共享, 导致设计人员和工艺人员工作量繁多, 且容易出错。

整车线束是设计人员结合整车原理图、子系统原理图及零部件原理图, 在线束二维图纸上手动添加插件、端子、防水塞以及线号、线色、线径信息等, 线束回路表在线束图纸完成后, 转化为PDF格式或CAD格式按线号查询并手动添加。

进入线束生产环节后, 同样是通过工艺人员在线束工艺设计软件上把线束信息全部重新录入, 生成线束生产工艺。例如, 底盘线束总成4010100Z1010下线共237根, 存在39个内联点、66个接插件、18个孔式端子。

1.2 线束技术状态众多且变更频繁

重卡车型存在多品种小批量的特点, 新品及切换又较多, 导致线束技术状态众多且变更频繁。产品切换会造成线束自制件的库存浪费, 库存修改需要时间消化, 同时占据大量的人力物力, 线束供应商的供货周期会因此变慢, 满足不了主机厂的产品需求。

此外, 质量整改或零部件变动同样会导致线束变更的频繁。产品变更容易造成大批量的滞留库存, 甚至造成线束报废损失。同时, 线束供应商对新增配置的处理周期长, 也会制约着线束的供货速度。

例如, 某重卡公司在2016年的第一季度 (1月-3月) 共下发涉及线束的修改通知单32个, 共计471根次修改, 共计下发底盘线束新品图纸60份。

1.3 通用化造成的冗余浪费

因重卡搭载众多不同型号发动机, 并有载货、牵引、自卸、搅拌的不同车型种类, 目前重卡线束采用有限数量图纸适应不同配置的通用化设计, 因此会产生一定量的多余线束分支, 既增加线束成本, 又存在线束拖挂、进水、短路等隐患。

例如, 驾驶室线束总成4003100Y1W10适用于某品牌老重卡所有宽体驾驶室配潍柴、锡柴、杭发发动机的国五车型, 该线束存在两个诊断接口, 一个用作锡柴发动机车型的诊断, 一个用作潍柴、杭发发动机车型的诊断;此外, 巡航开关、PTO开关、提升桥开关、油门转换开关、取力器开关、差速锁开关等都只有部分车型匹配。

1.4 线束图纸设计的不共享性

因PLM系统中线束图纸无法全部同步修改, 线束图纸设计不具备共享性, 导致了线束设计过程中会存在命名不一致等问题, 图纸标准化差, 数据种类繁多, 且生产过程防错性差。此外, 图纸中存在相同功能相同插件上的线号线色不同、分支长度不同、内联方式不同等现象 (如图4所示) 。

1.5 售后维修

目前某品牌重卡售后维修手册均为纸质版文件, 维修时查询过程耗费时间, 无法快速准确地指导售后服务, 而能够快速检索的电子智能维修文档是目前汽车行业的发展趋势。

2、KSK客户定制线束自动化设计

2.1 KSK客户定制线束自动化设计定义

KSK客户定制线束自动化设计:一种基于Capital线束模块化设计的由客户终端直接指导线束设计生产的模式。

KSK业务模式:当把订单发送给一级供应商时, 主机厂会指定一个模块列表, 它可以组合成一个完整, 可能是唯一的线束, 即客户指定的线束。

线束模块化定义:模块化设计是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上, 划分并设计出一系列功能模块, 通过模块的选择和组合可以构成不同的产品, 以满足市场的不同需求的设计方法。

模块化的原则:力求以少量的模块组成尽可能多的产品, 并在满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉, 模块间的联系尽可能简单;模块的系列化, 其目的在于用有限的产品品种和规格来最大限度又经济合理地满足用户的需求。

2.2 KSK客户定制线束自动化设计流程

线束模块化生产可实现设计、生产和售后系统的数据共享, 形成完整的数据流, 并能与现有的DMS系统和ERP系统进行数据对接, 实现线束自制件的智能化生产一系列流程的建立 (可参见表2) 。

Mentor Graphics公司的Capital软件系统可实现上述的线束模块化智能生产, 其中的Modular XC模块可以完成线束的模块化设计。

2.3 线束统筹生产与模块化生产模式对比

主机厂根据整车配置在Capital软件中完成原理设计、接线设计及线束总图设计;线束供应商将线束总图根据功能配置进行模块化, 并完成线束子模块的预装和生产, 子模块的线束产品入库备库存。主机厂下订单时, 根据新的配置要求, 线束供应商将各线束子模块进行组装, 完成线束产品的交付。而传统的线束统筹为单配置库存。

线束模块化的生产模式适用于客户定制化需求频繁的产品开发、生产, 能快速满足客户新增的配置要求;供应商按模块进行生产、准备库存, 可以有效降低产生滞留库存的风险。

2.4 KSK客户定制线束自动化设计实现步骤

2.4.1 整车电气配置划分

随着汽车电子技术的发展, 整车电气配置的多样化为客户提供了更多的选择。基于平台化对整车电气配置进行线束功能模块划分, 并通过数据对接实现与生产ERP系统的智能匹配, 为线束智能化制造提供订单信息。

根据整车功能不同, 将电气配置划分为基本功能及各选装配置, 基本功能如灯光系统、雨刮系统等整车必备电气功能, 选装配置如音响配置、安全气囊等。以某品牌新一代重卡N100系列为例, 如下所示:

通过营销系统的整车配置勾选与线束系统的接口匹配, 实现整车配置与线束的后台关联, 为后续的线束模块自动生成提供依据。

2.4.2 电气原理、线束零部件的平台化建库

在Capital软件中, 对电气原理、线束零部件 (护套、端子、护套附件、橡胶套、塑料支架、标签、包裹方式等) 进行平台化建库, 形成后期线束设计的信息共享, 为线束模块化生产奠定良好的基础, 并与售后共享相关信息, 同步生成平台化的电子维修手册。

电气原理建库包括某品牌新一代重卡的所有电气配置的原理, 根据电气电子架构, 完成整车线束的编码规范制定, 使整个平台的电气功能、同一功能插件适配的导线线径、线色、线号一致。同时定义所有的功能模块, 为后期线束的拓扑组合提供一致的原理平台。

线束零件建库针对某品牌新一代重卡平台的所有接插件信息, 包括可以与接插件匹配的所有端子、防水塞、后盖、盲堵等附件信息, 不同线径导线匹配的端子、防水塞, 从而实现同一接插件不同线径导线的端子、防水塞自动匹配, 为线束工艺BOM的自动生成提供信息基础。

2.4.3 150%配置的线束图纸设计

完成150%配置的整车拓扑图和线束图纸的绘制, 根据已构建的电气原理, 可自动生成整车线束回路并匹配相关线束部件信息, 实现线束功能模块与车型的联系。

2.4.4 对线束进行智能的模块化拆解

供应商根据接收到的线束图纸数据, 将功能模块分成不同线束生产模块, 定义线束系列和功能模块、生产模块的关系。在与终端客户勾选的配置同步后, 自动生成整车线束。

该部分主要由线束供应商完成, 设计部门需提供相关技术支持, 并制定线束制造模块拆解的规则, 形成统一的规范文件。

表1中客户勾选的配置最终的整车线束为:模块Z1010-A、模块Z1010-B2、模块Z1010-C1、模块Z1010-D和模块Z1010-E2的组合。

2.4.5 根据功能拓扑完成线束模块组合

线束供应商根据功能拓扑选择线束模块, 结合底盘配置分布, 完成最终线束模块的组合。

2.4.6 线束智能化制造

目前整车线束为自制件, 由于整车变更频繁、供货周期缩短, 传统的作坊式手工操作的线束生产方式将逐渐被淘汰, 因此提高线束的智能化生产、保持与整车设计同步是汽车线束行业的主要发展方向。

基于Capital软件, 根据线束的模块组合可自动生成物料BOM、线束生产工艺以及加工刀具、端子、压接模具等的需求计划, 并协助生成线束的测试程序。

线束智能化制造的优点如下所示:

(1) 自动创建耗时、易出错的任务, 可以加快输出和降低一线文档的错误;

(2) 允许数据从线束设计流动到到线束生产一线使用人员, 从而确保数据的连续性;

(3) 通过自动化和电子输出, 可以加快对变更的处理, 实现更快的响应;

(4) 提供更准确更详细的数据, 更快地发布以及交付给现代化的设备等, 提高产品数据的质量。

2.4.7 售后系统维修手册的同步生成

根据模块化设计可以生成电气维修手册, 与售后系统共享信息, 为售后服务提供更完善的技术支持。因生产过程每台线束订单号唯一, 有效实现线束在整个生产和售后周期中的追溯问题。

电子售后维修手册包含了极为丰富的信息, 整合了接线图、位置图、报表、诊断信息等, 易于浏览, 有助于快速发现问题。通过VIN筛选只提供待修车辆的相关信息, 减少冗余信息, 利用“按需生成”, 只生成需要查看部分的信息。

3、总结

KSK客户定制线束自动化设计将模块化设计、“菜单式”设计结合起来, 可以同时满足产品的功能属性和环境属性、服务属性, 一方面可以缩短产品研发与制造周期, 增加产品系列, 提升产品质量, 可以快速且从容地应对市场变化;另一方面, 可以减少或消除对环境的不利影响, 方便产品升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理, 减少产品浪费;“菜单式”设计生产使得产品最终造型、配置由顾客自主选择觉得, 可以提升顾客的满意度。

KSK客户定制线束自动化设计是一种绿色的“菜单式”设计生产模式, 对整车和线束自制件的智能化生产具有划时代的意义。该方法并不局限于汽车线束, 可扩及整车以及其他非汽车领域。目前在奔驰、斯堪尼亚等知名重卡车企均已经成熟运用, 我国重卡行业尚处于空白, 但汽车领域配置、服务、维修等升级的形势已经日趋严峻, 笔者以此文抛砖引玉, 见证我国汽车线束设计领域即将来临的变革。

参考文献

[1]王春芝, 丁磊.CHS软件在汽车线束设计中的应用.中国汽车工程学会年会论文集.2014.525-537.

[2]李荫荣, 基于CHS的数据库建设与应用[J].汽车实用技术.2015年第6月.63-67.

线束设计 篇7

1 可制造性设计发展概述

20世纪80年代初期, 由于可制造性设计使得设计到制造的转变更为顺利, 所以其工具和方法盛行。有了可制造性设计, 对汽车线束设计方案的评估就不再仅仅是产品性能和客户需求这些实用标准, 还会考虑它们对制造流程的影响。可制造性设计从本质上说就是一系列必须被遵守的有关产品设计的规则 (比如压接导线要求截面积≥3 mm) , 它确保产品的设计和已有的生产制造能力互相兼容。此外, 可制造性设计也用于降低汽车线束设计制造的复杂度。例如, 尽量消除弯曲环绕, 以节省材料和劳动力;评估尽量使用更宽的胶带或更窄的胶带设计, 以减少劳动力和材料成本或在生产中不会有棘手的实施角度等。

为了使可制造性设计方法发挥作用, 必须详细了解产品设计和实施生产 (或服务) 方法之间的关系, 结合全球线束制造指导, 来减少潜在的问题和结构成本 (劳动力和材料成本) 。实践证明, 这一投资产出回报高于1∶10.同时, 公司要详细了解流程, 并制作详细的产品说明书, 专注于简化产品生产流程的研究。

2 可制造性设计在汽车线束设计中的应用原理

线束设计时, 尽量消除弯曲环绕, 以节省材料和劳动力。虽然有时做起来比较困难, 但我们依然应当设法减少导线规格。当有多种规格的线连到同一塑件时, 我们要考虑能不能减少线的规格, 最好选用同一规格;尽量使用压接, 并头压接线的规格相同, 减少总装混线的危险。虽然对较大截面积的线来说, 同一规格会产生较大的成本, 但相对于减少预设置成本和避免潜在的混线成本来说, 总的成本优势还是比较明显的。该原理同样适用于镀金和非镀金端子。

选择合适的压接点, 以减少线的用量和输送, 列举A, B两种方案, 如图1所示。A方案选用了5 000 mm线, 而B方案只用了3 000 mm线。同时, A方案需要更多的人力, 会产生服务和材料处理的问题;而B则较少。虽然采用相同的材料, 但按B方案生产的成本要比A方案低。

在某些情况下, 根据分支的长度, 超声波压接要比双线压接更经济。如果效果不明显, 需要对双线压接点进行人工和材料方面的经济性评估。当选择双线压接时, 要考虑端子打结的问题。如果一个双线压接有两个不易打结端子和一个易打结端子, 那么尽可能选择易打结端, 以减少看板放在流水线旁的刀片型物料架上的打结问题, 节省材料用量。尽可能消除导线上的条纹和标示, 因为这些标示会增加材料成本。在相同的板上, 不同的零件号尽量用相同的线。

对于线束覆盖部分, 尽可能选用间隔缠绕代替覆盖缠绕。评估使用的覆盖主要有波纹管覆盖和胶带覆盖。一般情况下, 如果指定使用波纹管且不需要耐磨保护时, 胶带覆盖较便宜。对分支出口较多或短波纹管要求较多时, 选用小管径的波纹管, 保证不露线, 但由于管径太小会增加操作难度, 进而抵消了因此节省的材料费。用点胶带代替覆盖缠绕, 评估用卡钉条代替单个卡钉的可行性 (此时分支必须在板上布置成直线) 。尽可能使标识性胶带起到某些功能性的作用, 比如代替点胶带等。当点胶带只用于地址标识时, 考虑在导线上做标识点来代替点胶带, 胶带种类要尽量小。为了减少劳动力和材料成本, 评估尽量使用更宽的胶带或更窄的胶带, 尽量让分支出口为开放式, 避免封闭式, 以节省材料和人工。此外, 考虑用卡环或点胶带代替波纹管锁。

对其他通用部分, 合并出口。对有问题的元件, 尽可能寻找替换件或从设计上进行改善。与车体上的设备连接的塑件替换的难度较大, 可以替换内部连接件。

3 结束语

以上论述可作为我们寻找潜在的汽车线束产品设计改善的指南, 从产品成本和功能的角度来看, 线束设计的改善空间还很大, 工业工程师正不断地寻找机会。在某些情况下, 我们要求更改并得到客户同意的能力有限, 但我们要尽量寻找节省的机会。由于有一定的经济利益, 有些更改即使目前不能得到客户的同意, 将来也有可能获得客户的同意。当然, 有些改善是不用更新图纸或得到客户同意的。

参考文献

[1]鲜飞.面向电子装联的PCB可制造性设计[J].电子测试, 2008 (01) .

汽车线束检验工作的技术重点研究 篇8

社会发展的不断深入和经济水平的不断提高, 都使得人们对于汽车的需求量不断增加, 且人们对于汽车的关注点不再局限于其质量, 更多关注于其安全性方面的问题。汽车线束在汽车控制电路当中是主体部分, 因此如何在汽车线束生产过程当中严格保证其质量就成为了重点课题。到目前为止, 我们国家对于汽车线束的研究还处于初级阶段, 无论是在汽车线束的基本功能还是人性化设计上都还处于初级阶段, 因此在各个方面都还有待于完善与进步;国外汽车线束检测系统在功能实现上做的比较好, 但是总体上看性价比不高, 因此我们国家仍然有必要在借鉴其经验的基础之上, 尽可能开发出适合于我们国家的汽车线束检测系统来。

2 汽车线束及其检验工作的技术重点

在上文当中已经明确指出, 汽车线束在汽车当中是控制电路网络的主体, 没有汽车线束的话则整个汽车电路网络就不存在, 由此可以看到汽车线束的重要性和关键性所在。尤其是现代社会人们对于汽车质量、安全性、舒适性以及经济性等各个方面要求的不断增高, 都使得汽车线束越来越复杂。对于汽车线束而言, 都是通过铜材冲制而成的接触件端子与电缆电线进行压接, 再通过外部塑压绝缘体以线束捆扎而成, 因此其结构基本都是一致的, 通过上述分析就不难看到, 主要包括电路、绝缘体和联插件等三个大的部分。在我们国家, 汽车线束的检测仍然停留在指示灯和蜂鸣器的技术层面, 这样一种检测方式利用光和声音来判断线路状况, 一方面是检测效率非常低, 另一方面也考虑到其检测准确性非常差, 在实际应用当中非常容易造成错检和漏检的状况, 这对于汽车质量以及汽车安全而言都是不小的威胁。国际上采用的汽车线束检测系统在性能上有着较为明显的优势, 但是在国内使用仍然存在着性价比不高的问题, 因此我们国家技术人员必须加强对汽车检验工作技术重点的研究来提高汽车线束的安全性和有效性。

3 汽车线束检测系统当中存在的问题分析

汽车线束检测系统在汽车当中的利用主要是能够使汽车在恶劣环境下行驶时安全性更高, 但在实际应用过程当中仍然存在着多方面的问题, 具体表现在以下三个方面:一是短路状况, 二是断路状况, 三是错位状况, 其中错位主要强调接入线和接出线在排列上出现的错误, 短路则多因不同线路之间绝缘体性能不佳。结合上述说明和分析, 汽车线束检测系统在对汽车线束进行检测时就是基于上述三种故障进行的模型构建:一是存在内部短路, 在汽车线束内部, 短路节点导线多不会单独出现, 因此虽然在输入高端信号时叶端仍然有响应, 但是此时如果采用矩阵来对其进行描述的话就会出现矩阵排列异常的状况;二是存在节点错位, 出现这样一种状况的导线同样多是成对出现, 因此其基本状况和内部短路状况一致, 采用矩阵进行描述的话也会出现矩阵异常的状况;三是断路状况, 存在着这样一种状况时情况就会和上述两种状况有较大不同, 主要就是该问题出现时, 高电平信号输入时叶端将不再出现响应;四是无故障模型, 这样一种模型的构建和利用同样值得注意, 此此时根端和叶端的信号将保持一致。

4 汽车线束检验工作的技术重点分析

汽车系数检验工作的进行是希望所生产出的汽车能够符合安全方面的要求, 汽车线束检验工作当中的重点主要包括五个具体的方面, 这五个方面实际上也就是汽车线束检验工作应用的优势所在:一是能够较大程度的加大汽车线束检测的速度和质量, 其中汽车线束检测速度的加快就意味着成本的降低和检测工作人员劳动强度的降低, 尤其是线束检测自动连接检测, 更是使得线束检测工作的自动化程度不断加高;二是能够对线束当中存在的问题进行有效检测, 包括上文当中所分析的短路、断路和接触不良等三种情况, 尤其值得注意的是, 即便是在上述三种状况同时出现的时候, 汽车线束检测系统仍然能够对其进行良好的检测与显示, 使得相关方面工作人员能够及时进行处理;三是能够实现整个汽车线束检测系统的自我检测和监控, 这样一种功能的主要作用就是能够完整而准确的记录关于线束及其应用的全部信息, 具体和细化到线束的型号、批次和检验人员等, 这样做的好处包含多方面, 一方面是方便与线束相关信息的存档和调用, 另一方面也方便与了解线束应用的实时状况;四是能够及时便捷的获取汽车线束的检测结果, 基于这样一个结果来对汽车线束所出现的故障进行判断和排查, 形成科学合理的检测和处理报告, 这既为工作人员提供依据, 也为工作人员提供经验;最后一点, 也是最关键的一点, 就是能够同时实现对多个插件线束的检测工作, 这主要是因为线束检测系统包括不同形状的汽车线束插口, 因此能够与不同状况的汽车线束相匹配来进行利用。

基于上文分析和说明就不难看到, 汽车线束检验工作的技术要点不外乎三点:第一就是要对汽车线束的主要性能状况进行检测和分析, 二是要对汽车线束所存在故障的原理和检测原理进行分析, 使得所进行的检测和故障排查工作有理有据, 三是要根据这样上述结论来进行检测模型的设计和利用。

5 结论

汽车工业的飞速发展使得汽车设备当中的电力控制技术应用范围越来越广泛, 与此同时人们对于汽车在质量、安全和舒适性等各个方面的要求也再不断提高, 因此汽车在功能加强的同时还要保证安全稳定性的提高, 这都提高对于汽车线束检测质量的要求, 本文正是基于这样一种前提和目的对汽车线束检验工作的技术要点进行了说明和分析。

摘要：汽车工业的飞速发达使得汽车零部件也得到迅速发展, 为了保证汽车线束的安全稳定使用, 通常需要一套完整的汽车线束检测系统来对其进行保障。本文正是在这样一种背景之下, 对汽车线束检验工作当中的技术重点进行说明和分析, 认为根据汽车线束检测实际情况及故障检测得出的结论进行汽车线束检测系统设计是最为关键的。

关键词：汽车线束,检验工作,技术重点

参考文献

[1]孙上媛, 葛云峰.汽车线束检测系统研究[J].试验技术与试验机, 2007 (4) .

线束设计 篇9

民用飞机在运营过程中, 难免会遭遇恶劣的外部电磁环境, 比如闪电、高强度辐射场等。为了保证民用飞机在遇到这类电磁环境时, 关键和重要电子电气系统不受到不良影响, 飞机在设计过程中必须考虑必要的防护措施[1]。其中, 对关键电缆和线束采取线束屏蔽是目前被广泛采用的防护措施之一。

线束屏蔽层要达到良好的屏蔽保护效果, 需要在屏蔽层的两端与连接器进行良好的搭接 (这里主要针对闪电和高强度辐射场产生的高频电磁场, 对于低于400Hz的低频干扰, 一般采用单端搭接) , 连接器本身又与飞机主结构搭接, 从而, 线束屏蔽层与主结构之间形成了一个低阻抗环路, 如图1所示。理想情况下, 由闪电或者高强度辐射场带来的电磁场变化, 只会在该低阻抗环路上感应出有害电流, 不会影响屏蔽层内部芯线。

线束屏蔽环路保持低电阻状态对于维持其对芯线的保护效果十分关键, 因此, 国际上通用的做法是, 定期对关键系统的相关线缆进行环路电阻测量, 确保其电阻值保持在合理范围内[2]。比如, 波音公司就在其具体机型的维修手册中对不同电缆的环路电阻值设定了判据区间, 以便维修人员发现问题[3,4,5]。对于新研机型, 确定线束屏蔽环路的判据电阻对维修工作意义重大, 是持续适航不可或缺的内容。

1 线束屏蔽环路判据电阻

在飞机的维修保养过程中, 定期测量线束屏蔽环路电阻已经是国际主要民机制造商的通用做法, 空客公司和波音公司在其飞机的维修手册中都有具体的要求。由于国内民机制造起步比较晚, 这方面还是空白, 亟需填补。针对如何确定线束屏蔽环路判据电阻, 本文从两个方面进行了探讨, 即:1) 哪些线束需要定期进行屏蔽环路电阻测量;2) 如何确定这些线束的判据电阻值。

1.1 线束选取

飞机上的电缆和线束数量庞大, 且并非所有电缆和线束都进行了屏蔽保护。对所有电缆和线束进行屏蔽环路电阻测量不但没有必要, 而且会大大增加维修成本, 影响经济性。在选择测量范围的时候, 应该考虑:1) 线束所在系统执行的功能等级。一般选择对执行关键功能的系统的相关屏蔽线束进行测量;2) 线束安装位置。主要考虑安装在电磁暴露区域的屏蔽线束, 往往这些区域也是振动相对剧烈, 温度、湿度变化明显的区域, 对线束屏蔽层和连接器的影响较大。基于这两个原则, 可以将测量范围主要集中在飞机的动力系统、高升力系统、主飞控系统、起落架系统等。

1.2 基于统计学原理确定判据电阻

线束屏蔽环路判据电阻作为维修工作的输入项, 其自身数值的合理性必须得到保证。但是, 工程实际中, 有许多因素可以影响到最后的环路电阻值。比如, 线束屏蔽层的材质、线束的长度、屏蔽层与飞机主结构形成低阻抗环路中的各部分搭接情况、环路电阻测试仪的测量精度等等。所以, 针对每一个新研的机型, 线束屏蔽环路判据电阻都需要重新确定, 不能以其他机型的经验值代替。

通过以上分析, 可以知道在工程实际中, 即使对同一架机的同一根线束进行多次的屏蔽环路电阻测量, 也会得到不同的电阻值。如果是同一型号不同架次的飞机, 其测量值更不会一样。因此, 线束屏蔽环路判据电阻是一个电阻区间, 而非固定值。至于该区间的上下限如何界定, 则可以借助统计学原理, 即通过大量样本数据采集, 对采集数据进行统计处理后得到判据电阻。

在具体介绍如何确定判据电阻的上下限之前, 我们需要明确一些条件和假设。首先, 数据采集需要在总装下线的新飞机上进行;其次, 需要进行屏蔽环路电阻测量的线束的EWIS构型在其后的所有架次中保持不变, 线束构型的变化将导致判据电阻无效;最后, 采集的数据样本符合高斯正态分布。

基于以上条件和假设, 我们令采集到的环路电阻数据为数组X, X=[x1, x2, …, xN]。其中N为样本数量。根据样本数据, 可以得到样本的均值和方差σ2如下:

由上面的分析可知, 线束屏蔽环路判据电阻的上限值可确定为+3σ, 下限值可以确定为-3σ。

接下来需要明确样本数据的组成, 即X=[x1, x2, …, xN], 因为它直接决定了判据电阻中的关键参数值和σ。理论上, 样本数据的数量N越大越好, 不过实际工程中不可能对每架飞机进行测量后再形成维修判据。所以, 可行的方案是, 先对部分总装下线的飞机进行测量形成判据。其后下线的飞机也进行同样的测量, 数据累计到一定程度再更新判据。此外, 在采集样本时, 同一线束的测量可采取不同部位多次测量的方式。

2 结语

飞机线束屏蔽环路的完整性对飞机持续适航具有重要意义, 而测量线束屏蔽环路电阻是检查屏蔽环路完整性最便捷的方法。检查过程中, 明确屏蔽环路电阻的判据值是整个过程的关键。本文结合工程实际, 以统计学原理为基础, 介绍了一种切实可行的判据电阻确定方法, 为线束屏蔽环路维修工作的推进提供了一种思路。

参考文献

[1]宁敏, 陈洁.关于民用飞机闪电/高强度辐射场防护保证大纲的研究[J].科技信息, 2012 (5) .

[2]Godo E L, Van Deventer B.Loop resistance tester:A non-intrusive method to measure connector and shield resistance[C]//Digital Avionics Systems Conference, 1998.Proceedings., 17th DASC.The AIAA/IEEE/SAE.IEEE, 1998, 1:A25-1-6vol.1.

[3]苏文波.BOEING飞机线路屏蔽环路分析及维护[J]中国新技术新产品, 2013 (16) .

[4]陈庆丰.浅谈屏蔽线回路电阻的测量[J].航空维修与工程, 2010 (01) .