汽车线束成本优化及可靠性设计

朱 文，刘晓华，孟 锐，郭文洋

（长安汽车工程研究总院上海研究院，上海 201114）

随着汽车技术的高速发展，汽车自动化、智能化程度的逐步提高，人们对汽车的安全性、舒适性、娱乐性等要求也不断提高，加上汽车节能减排法规的不断加严，整车电器设备不断增加，作为连接汽车各种电器设备 “神经网络”的整车线束，也越来越复杂，对可靠性也提出了更高的要求，同时企业经营成本的新增，线束成本压力也越来越大。

本文结合项目开发实例，从技术的角度，介绍了部分整车线束成本优化及可靠性设计的方法和实例。

1 汽车线束通用化优化设计

1.1 件号通用化优化设计

某车型倒车灯原理如图1所示。原理图转化为线束图时，地板线束分MT和AT车型，做了2种不同的状态。优化后，通过预留回路的形式，地板线束可同时适配MT和AT车型，件号数量减少为原来的一半，可降低管理成本，抵消电线新增的成本后，单车成本可以降低约0.2元。

1.2 插接件通用化优化设计

插接件通用化，不仅在同一车型上尽量选用相同的插接件 （前雾灯和后雾灯的4组插接件相同），在不同车型上也要尽量选用相同的插接件。如同一主机厂的A、B、C、D车型4个雾灯的插接件也相同。即使无法通用也尽量选择同一类型的插接件，这样可以使用相同的端子。图2为某车型优化后的部分插接件。其插接件、端子、卡扣适配关系如表1所示。A和B为一组线对线的插接件，B和F为一组线对板的插接件，C和D为一组线对线的插接件，A、B、C、D为同一系列的插接件，功能不同，外形结构差别很大，可同样选用公端子G和母端子H。C和E为防水和非防水的插接件，外形结构差别很大，但安装结构尺寸相同 （椭圆圈处所示），适配同一卡扣A。

表1 插接件端子卡扣适配表

线束插接件通用化后，避免重复的设计验证，减少插接件种类，相应可减少压接模具和导通台模块种类，单车可降低设计验证、采购及生产管理成本约25元。

2 汽车线束工艺优化设计

2.1 插接件孔位优化设计

如图3所示，优化前，插接件为L形出线方向，端子植入13号孔位，1号孔位空余；优化后将回路植入1号孔位，13号孔位空余。线束从更靠近插接件出线点的方向分出，可节省电线长度，降低成本约0.1元。

图4为线束图中摘录下来的鼓风机和风扇熔断丝继电器排布图。优化前，鼓风机回路和风扇回路交错在一起；优化后，在预装工序回路走向更顺畅，同时鼓风机回路和风扇回路连接距离减少，可节省电线长度，单车可降低成本约0.5元。

图5为插接件孔位排布优化设计示意图。小插接件中4个线径相同的回路全部连接到大插接件中，大插接件为一个混合型的插接件，4个回路植入大插接件的1、2、9、10号孔位中，1、9和2、10适配的端子不一样。优化前压接4个回路时，因1、9和2、10号孔位使用的端子不一样，需要增加一次更换端压模具和首末件检查的工序。将回路从1、2、9、10号孔位中优化到2、3、10、11号孔位后，统一为一种端子，不需要更换压接模具，可一次压接完成，节省压接模具更换调试时间。

2.2 屏蔽线优化设计

图6所示为屏蔽线优化设计示意图。屏蔽铜丝线头通过胶带包扎固定在线芯绝缘层上，屏蔽铜丝有刺破线芯绝缘层，和线芯接触短路，造成信号干扰的风险。优化后，将屏蔽铜丝回折，并用胶带绑在绝缘层上，可降低屏蔽铜丝刺破线芯绝缘层的风险，提高线束可靠性。

图7为传感器线束优化设计，优化前输入轴、输出轴与TCU之间的连接采用普通的电线。优化后，将普通电线变更为屏蔽电线，并将屏蔽线的一端搭铁，可提高信号的抗干扰能力。对高频信号屏蔽线，建议采用两端搭铁的方式。

2.3 接线点优化设计

图8为接线点优化设计示意图。图8a中，1／1、1／2、 1／3为一组接线回路， 2／1、 2／2、 2／3、 2／4为一组接线回路。在线束走向中，两个接线点S1和S2在线束分支点的右侧，1／1、1／2在接线点S1的左侧， 1／3在接线点S1的右侧， 2／1、 2／2、 2／3在接线点S2的左侧，2／4在接线点S2的右侧。优化后，将接线点S1和接线点S2的位置对调，可节省50 cm长的0.5mm2的电线，降低电线成本约0.03元。

在图8b中， 3／1、 3／2、 3／3为一组接线回路，线径分别为0.5mm2、 0.5mm2、 0.85mm2； 4／1、 4／2、4／3为一组接线回路，线径均为0.5 mm2。在线束走向中，两个接线点S3和S4在线束分支点的右侧，3／1、3／2在接线点S3的左侧， 3／3在接线点S3的右侧， 4／1、 4／2在接线点S4的左侧， 4／3在接线点S4的右侧。优化后，将接线点S3和接线点S4的位置对调，增加50 cm长的0.5 mm2的电线，减少50 cm长的0.85 mm2的电线，降低电线成本约0.02元。

2.4 工装板优化设计

图9为某工装板的布线示意图。流水线顺时针转动，线束插接件在分支点的左侧，即线束分支排布方向与流水线方向相反。线束分支一般使用胶带缠绕包覆。为加快胶带缠绕效率，作业员需将线束分支插接件端从工装板上取下，从分支点开始缠绕胶带，一直缠到分支末端插接件处，因缠绕方向和流水线的方向相反，随着流水线的转动，作业员需要跟着流水线一起走动。优化后，线束插接件在分支点的右侧，即线束分支排布方向与流水线方向相同。胶带在分支上从分支点向末端缠绕时，缠绕走向与流水线的方向一致，随着流水线的转动，人员不需要跟着流水线一起走动，或者只需要少量的走动，即可完成缠绕工序，可减少作业员无谓的走动，降低劳动强度。

图10为插接件预装示意图。插接件A为主插接件，连接插接件B、C、D，预装完成后需要铺在工装板上。优化前，相对流水线方向，主插接件A在B、C、D的后面。布线工作方式有两种：方式一是先固定插接件A，最后固定插接件B、C、D；方式二是治具叉上先固定插接件B、C、D，最后固定插接件A。方式一中，会出现和图9优化前胶带缠绕相同的情况，即作业员需要跟着流水线一起走动；方式二中，插接件A为主插接件，连接B、C、D，可能会出现插接件B线束分支穿过插接件C，插接件C线束分支穿过插接件D的情况，导致线束分支相互缠绕，最终需要花费时间将线束清理顺畅，影响作业效率。优化后，相对流水线方向，主插接件A在插接件B、C、D的前面，布线时治具叉上先固定插接件A，可降低线束相互缠绕的概率，提高作业效率，同时可减少作业员无谓的走动，降低劳动强度。

3 汽车线束原理优化设计

3.1 电源分配优化设计

图11为某车型起动机及发电机电路优化设计图。优化前，各使用一路熔断丝进行保护。优化后，起动机和发电机共用一路熔断丝，发电机电源直接从起动机处引出，不仅减少了一路熔断丝，而且也使得发电机电源线较优化前大幅减短，单车可降低成本约8元。

图12为某风扇电源分配优化设计示意图。控制方式为单风扇双档风速调节，通过调速电阻，调整高低速风量，使用2个JCASE熔断丝，区分高低速档位，对线路进行保护。风扇工作时，只有1个熔断丝进行工作，2个熔断丝不会同时工作。优化后，取消1个熔断丝，高低速共用1个熔断丝进行保护，新增一个U形卡端子，节省2个端子和1个JCASE熔断丝，同时电线使用量也将减少，单车可降低成本约4元。

3.2 控制逻辑优化设计

图13为某车型电动窗开关优化设计图。优化前电动窗开关的控制模块在主电动窗开关内，通过主电动窗开关控制其它车窗开关时，工作电路为电源→主电动窗开关→副电动窗开关→副电动窗电机→副电动窗开关→主电动窗开关→搭铁，多个车窗电机同时工作，经过主电动窗的电流很大，易造成主电动窗开关故障。优化后，除主电动窗自带控制模块外，其它电动窗开关也各有一个小模块，各开关间通过LIN线通信，通过主电动窗开关升降其他车窗开关时，工作电路为电源→副电动窗开关→副电动窗电机→副电动窗开关→搭铁，减小了主电动窗的负荷。当同时操作多个电动窗时，将通过LIN优先顺序依次上升，不会出现两个以上电动窗同时工作的情况。这样电动窗开关的成本虽略有上升，但却节省了从主电动窗开关到副电动窗开关的电源线和搭铁线，单车可降低成本约5元，可靠性得到了很大提升。

图14为某车型后刮水电机控制优化设计图。优化前后刮水电机有3条单线到BCM，分别为电源线、复位线、复位电源线。在复位工作时，电源经由BCM→后刮水电机复位线→BCM→后刮水电机电源线。优化后通过BCM判断复位线状态，在复位工作时，电源经BCM→后刮水电机电源线，减少了BCM到后刮水器的复位电源线，而BCM仅改变了控制逻辑，不涉及硬件成本变化，但线束节约了电线及端子，单车可降低成本约3元。

4 汽车线束装配优化设计

图15为发动机舱电器盒优化设计图。该电器盒的2个固定支架通过螺栓螺母的方式固定在车身钣金上。优化前，先将方螺母焊接在车身上，总装时，再通过螺栓，将电器盒固定在车身钣金上。装配时，因电器盒重力的原因，有朝下掉的趋势，需要一只手托着电器盒，另一只手操作工具装配螺栓，劳动强度大，因单手操作装配工具，会出现装配螺栓从装配工具上掉下来的情况，效率较低。优化后，将车身上的其中一颗焊接方螺母变更为凸焊螺栓，先将凸焊螺栓焊接在车身上，总装时，电器盒挂在凸焊螺栓上，可以双手操作装配螺母，这样螺母从装配工具上掉下来的概率大大降低。同时，装配时不用一只手托着电器盒，工作强度降低。

5 汽车线束布置优化设计

图16为某车型的倒车雷达接线优化设计图。倒车雷达ECU布置在仪表管梁上，和仪表线束对接，经地板线束、后保线束和倒车雷达连接。优化后倒车雷达ECU布置在侧围左后轮毂包处，经地板线束、后保线束和倒车雷达连接，这样倒车雷达ECU距离倒车雷达更近，可提高信号灵敏度，提高可靠性，将对接端子由8对节省为6对，同时减少电线长度，单车可降低成本约3元。

［1］陈琴，沈晓青，韦南勇，等.线束插接件及端子的选型和统一化［J］.汽车电器， 2013 （4）： 7-10.