汽車電路線束設計方法

汽車電路線束的設計需要綜合考慮安全性, 可靠性, 電磁兼容性及維護方便. 以下是核心設計方法和原則:
1. 設計原則及規範
‌安全第一‌
高壓線束 (例如新能量車輛) 需採用雙軌設計，避免車身作為接地點, 並嚴格遵循耐高壓及防護等級要求.
線束需避開碰撞變形區域 (例如防撞樑和內門) 防止絕緣損壞和漏電.
電線需要捆紮整齊, 固定並夾緊, 並在穿過孔時受到保護, 並預留緊急煞車時的位移.

‌模組化、分段設計‌‌
劃分線束模組 (例如引擎線束, 儀表線束, 門線束, ETC。) 根據功能區域減少主線束長度, 降低成本，方便拆裝.
分段連接器應佈置在隱密且易於維護的位置，以避免碰撞風險.

‌電磁相容性 (EMC)‌
高壓線束應盡量走在底盤下方，減少電磁幹擾. 適用於敏感訊號線 (例如CAN總線), 採用雙絞線或屏蔽線設計，增強抗干擾能力.

汽車電路圖識別與分析詳解

2. 排列方式
‌固定和間距要求‌‌
高壓線束相鄰固定點之間的間距根據橫截面積決定:
當截面積大於 16 mm², 間距≤300mm;
當截面積≤16mm²時, 間距≤200mm‌.
線束與固定件間隙≥10mm, 避免接觸鋒利的邊緣, 高溫, 和運動部件. 如果需要的話, 加入隔熱罩或波紋管進行保護‌.

‌佈線路徑優化‌
高壓線束應避免交叉或纏繞, 且正負極線應走同一路徑. 相關線束 (例如馬達的三相線) 應對稱排列.
當駕駛艙和前艙線束連接時, 必須穿過機身鈑金孔並密封，防止水和灰塵洩漏‌‌.

‌三維佈局規範‌
結合車身鈑金結構規劃線束方向，確保組裝與維修的便利性. 連接器佈置在易於操作的位置，避免單手插拔困難‌8.

iii. ‌高壓線束特殊設計‌‌
‌雙軌系統與連接器選擇‌‌
高壓電路嚴格採用雙軌設計. 連接器必須具有環路互鎖, 高防護等級 (例如IP67) 和屏蔽功能, 並優先考慮成熟供應商‌.

驅動系統、充電站等高壓線束必須獨立、均勻對稱佈置‌.

‌保護措施‌
引擎室線束必須耐高溫、耐振動, 並且必須設定固定點 200 毫米, 距離熱源≥100mm‌.

將車門線束穿過孔洞時使用塑膠保護蓋, 並將它們佈置在門乾燥的一側，以減少漏水的風險‌‌.

iv. ‌驗證與最佳化‌
‌方案檢討‌‌
設計階段需經過多部門評審 (設計, 過程, 品質, 製造業) 確保方案的可行性‌.

‌試生產與測試‌
透過三維接線圖和原理圖驗證二維圖紙, 並進行功能性, 試製後的耐久性與環境適應性測試‌.
上述設計方法需結合車輛用電負載進行綜合最佳化, 操作條件 (如連續/短時/隨機工作制) 和環境因素 (溫度, 振動).

汽車線束電路設計方法研究與應用

作為線束成本的重要組成部分, 汽車線束電路對線束成本的最佳化有重大影響. 也直接關係到車輛電器的安全可靠性. 根據工作實踐, 本文從成本與性能兩個面向總結了循環設計的諸多考量因素, 並提出具體的控制策略與實施辦法, 為高效、準確的線束迴路設計提供技術支持. 對線束設計人員具有較強的指導意義.

1 介紹
線束產品作為汽車電氣功能的連接載體，實現各電氣元件之間的電路連接. 每個電路連接的起點和終點構成線束產品內的迴路. 可以說線束電路是線束產品的核心. 線束產品電路設計的好壞直接決定整車線束的安全性與可靠性. 隨著車輛電動化程度的提高, 電器元件數據增加, 電器之間的訊號互動變得越來越親密, 且汽車線束迴路數也急劇增加. 通用車型線束電路數據已達到近 1,000 (數字 1).
如何對如此大量的電路進行最佳化和協調，是汽車線束設計面臨的難題.
現有的汽車線束設計技術資料主要為線束設計在線束材料的選擇和製造加工環節提供設計指導, 但缺乏對線束電路規劃設計概念的系統分析. 本文從兩個面向講解線束迴路設計的相關要點: 成本和性能, 並提供具體的控制路徑. 對線束電路的設計有一定的指導作用.

2 基於成本的迴路設計方法
線束迴路約佔 90% 線束材料成本, 包括電線和連接器. 控制線束設計成本, 必須從最佳化線束迴路設計著手.
關於電線的使用, 如何以最小的導線長度實現環路連接功能是環路設計首先要考慮的問題. 這涉及兩個方面的設計元素: 電氣元件的放置位置及線束佈置路徑的選擇. 這兩個因素既獨立又相互關聯，對線材長度的使用有重大影響.
第一的, 需要根據元件原理來決定電路的連接方法, 然後確定各部件在車輛環境中的佈局初步位置. 線束佈局路徑的選擇是根據元件的佈局位置來選擇的, 使用最短的線束長度覆蓋盡可能多的元件佈局區域. 這也是整車電氣拓樸的雛形.

完成整車拓樸搭建後, 它需要設計和驗證. 透過計算具體線材用量, 可以判斷元件佈局位置和線束佈局路徑是否合理 (目前市面上有大量軟體可以實現此功能). 具體方法是透過逐一調整零件來比較. 如圖所示 2 和數字 3, 比較不同BCM佈局位置的設計，檢查車輛使用的電線長度和數量, 然後確定BCM佈局哪個位置比較好.
在這個過程中, 相互影響時常發生: A組件佈局的調整會影響B組件位置的選擇. 所以, 一一確定各個部件和線束路徑對電線長度的影響後, 對線材長度影響較大的方案將被選為第一輪優選方案. 在此基礎上, 重新建構拓樸並再次比較分析其他二次方案. 這實現了具有最小線長的拓撲設計平台.
完美的拓樸可以確保最少的線材使用量. 同時, 關於電線的使用, 傳統的設計理念對於線材的選擇有明確的要求. 以免端子插拔混亂, 經常使用更多的電線顏色來區分它們. 然而, 隨著製造水準和檢驗手段的不斷提高, 電線的線材顏色其實可以適當設計和調整，以最少的線材種類實現循環功能, 從設計角度來說這也是一種降低環路設計成本的方法.
連接器用, 如何盡量減少連接器的使用，減少傳輸環路，是環路設計需要重點關注的問題. 這裡, 線束設計工程師需要轉型為系統設計工程師, 減少連接器和傳輸迴路使用的設計工作需要轉移到電氣元件的設計和規劃上. 主要有兩個方面需要考慮:
一方面, 可依車型配置區分電器元件功能電路. 例如, 用於安全氣囊控制器, 基本功能電路可以設計在同一個連接器中, 而進階或擴充功能可以安排在另一個連接器中. 這樣, 低階型號只能使用一個連接器, 還可以實現電氣電路功能.
另一方面, 也可依電路的連接面積來規劃, 例如安全氣囊控制器. 有些設計者會考慮將底盤的功能設計在同一個連接器中，將儀表板的功能設計在另一個連接器中. 這種規劃可以減少各地區線路的相互轉移. 這種基於區域的功能環路設計對於具有大量連接引腳的電氣組件特別有效 (例如 BCM 控制器).

3 – 基於線束性能的電路設計方法
線束迴路是實現電路連接的核心. 其電路連接的安全性和可靠性是必須滿足的要求. 電路設計中的電線和連接器必須符合負載和環境的要求. 這些內容在其他設計資料中已經有詳細描述. 本文僅從環路路徑選擇的角度闡述如何確保環路效能的設計.
第一的, 電路設計必須避免不可偵測的故障模式. 如圖所示 4, 保險絲後部與繼電器線圈端和觸點端並聯. This kind of design is very common in vehicle circuit design. 當繼電器線圈端和觸點端端子不同時，這種設計顯然是合理的. 然而, when the relay coil end and contact end terminals are the same, 當端子插入繼電器孔的位置錯誤時，目前的電氣檢測設備無法識別此故障模式.
所以, 這種循環設計方法在某些情況下不能使用. 當然, 不同的設計工程師面臨不同的設計環境和製造環境, 具體的故障模式也會有所不同, 但電路設計中首先要考慮的是避免故障模式.
另一方面, 目前汽車電子水準顯著提高. 作為電子載體, 汽車面臨的電磁環境也更加複雜, 而如何減少線束電路設計中的電磁幹擾是不可避免的話題. 線耦合幹擾 (數字 5), 電源幹擾, 地面乾擾, 輻射干擾, ETC. 都會對電氣設備的正常運作產生不良影響. 線束中的電路捆綁在一起, 線束迴路之間以及線束與金屬導體之間產生的導線耦合幹擾在線束中尤為突出.
環路設計中減少導線耦合幹擾, 首先要區分幹擾環路和敏感環路. 簡單來說, 感性負載電路，例如點火線圈, 演講者, 馬達, ETC. 是乾擾電路, 而成像等電路, 雷達探頭, 低功率LED燈, 而各種感測器都是敏感電路. 設計過程中需將幹擾迴路和敏感迴路分開佈置. 測試表明，增加線間距可以減少高頻幹擾 (數字 6). 如果無法區分, 需要透過嚮導線中註入乾擾來進行功能測試，以確定電路設計的正確性.
同時, 以減少線束輻射和耦合的影響, 應盡可能減少電路迴路面積及線束長度. 在整車的設計上, 有必要盡量減少線束的環路面積, 尤其是電源線和接地線. 請迴路內的線束盡可能平行走線，並儘可能靠近金屬體固定，以減少迴路面積, 且電線之間的距離不得超過50cm.
除了考慮幹擾環路和敏感環路的佈局, 線束上使用的抗干擾元件雙絞線和屏蔽線在迴路設計中也需要注意，以達到屏蔽期望. 雙絞線的兩根線應具有相同的直徑和長度, 絞距應為10~20mm. 具體撚度以實驗測試為準. 屏蔽層接地端子應將屏蔽層兩端與屏蔽殼呈360°連接. 屏蔽層與屏蔽殼對訊號線形成完整的屏蔽. 如果連接屏蔽電纜的零件外殼不是金屬結構, 可用金屬導電夾將屏蔽層壓在與車身可靠連接的金屬板上. 屏蔽效能應達到60dB.

4 結論
本文從兩個面向分析汽車線束電路設計方法: 成本和性能, 並結合工作實務講解具體方法的應用. 提取線束迴路設計要點, 對線束設計工程師在迴路設計過程中具有指導意義.