汽车电线束的3D设计

张 成，李雪松，任凤文

（一汽轿车股份有限公司，吉林 长春 130000）

汽车电线束的3D设计

张 成，李雪松，任凤文

（一汽轿车股份有限公司，吉林 长春 130000）

线束3D设计是通过框架设计、分段设计、工艺设计等设计方法，将分布于整车三维空间的电气件用导线合理可靠地穿接起来，同时保证导线的合理成束、合理走向、有效保护及固定牢靠，避免被刮碰、磨损、腐蚀，使信息实时准确传递。

线束3D设计；框架设计；分段设计；工艺设计

汽车电子技术生成的弱信号越来越多，线束如何进行框架设计、分段设计以及如何与整车进行工艺匹配设计，是笔者自主设计多个上市车型线束的工作总结及对标的经验积累，也是笔者本文论述的重点。线束3D设计通常需遵循的5个原则：总成性能可靠、符合车间工艺、零件成本合理、产品管理简单、售后维修容易。要满足以上5个原则，就需要在宏观设计时以各电气件为节点、以整车为载体，合理进行线束的框架设计及分段设计；在微观设计时合理选择定位件、外保护材料等，从而保证线束能满足整车使用寿命的要求。

1 框架设计与分段设计

线束在整车上框架结构通常设计为“H型”和“E型”2种框架搭建方式。图1给出H型（图1a）和E型（图1b）的区别，并以奔腾B50车型（图1c）为例，展示出E型框架设计的线束在整车上的布局方式。

以整车电气拓扑结构为依据，在设计奔腾B50线束框架时，笔者将E型框架作为整车线束的主干，电气零件作为分支节点，描绘出线束在整车的布置情况；再结合车间工艺能力，在E型框架上进行分段设计。由于奔腾B50与马自达共线生产，为了尽快上市抢占市场，选择遵循马自达车型的现有工艺进行设计，结合子系统功能及其相互关联性，将整车线束划分为：发动机线束、前部线束、车身线束、仪表板线束、门线束、行李厢线束、顶篷线束、雷达线束和蓄电池搭铁线束。

图1 H型和E型框架图

1）发动机线束以发动机本体为载体，收纳了氧传感器、点火线圈、喷油嘴等发动机电控零件。

2）前部线束依附于机舱白车身，环绕在机舱内，并通过左侧前围钣金过孔进入驾驶室实现线束对接，主要连接配电盒、前照灯、冷却风扇等。

3）车身线束根据驾驶室内电气件的位置，布置在前围、地板、侧围及包裹架，与其它线束对接的同时，也连接着大部分驾驶室内的电气件。

4）仪表板线束以仪表板为根基，缠绕在仪表板管梁，连接着仪表板上的开关、控制器等。

5）门线束固定在门基板上，负责连接车门上的电机、开关类等负载。

6）行李厢线束布置在行李厢盖上，主要负责连接牌照灯、行李厢锁等零件。

7）顶篷线束则掌控所有安装在顶盖上的电气件。

8）倒车雷达线束和蓄电池搭铁线束是最典型的因为工艺问题而衍生出的线束总成，其作用同其名称，是为了连接倒车雷达和蓄电池搭铁。

当然，只要设计合理，线束的分段设计不限于以上形式。

图2为起亚K3典型的H型框架设计，这种框架结构的好处是：左右线束布置比较均衡，可以轻松实现线束的扩容。当整车电气装备较多时，可以在一定程度上提高E型框架结构在单侧A柱线束对接的装配性能。

图2 起亚K3的H型框架设计

2 工艺设计

奔腾B50整车线束3D设计基本遵循车间工艺。在总装车间主生产线上，进行以白车身为主体的线束布置，在一次内饰装配地板上的线束（车身线束总成）、机舱内的线束（前部线束总成）、顶篷上的线束（化妆镜照明线束）、行李厢上的线束（行李厢线束总成）。

其它线束则在各分装线或零件供应商处进行装配。其中，在仪表分装线装配仪表板线束总成，在车门分装线装配门线束，在发传分装线装配发动机线束总成，然后运送到车间主线进行对接装配。倒车雷达线束和顶篷线束由线束供应商分别送至保险杠供应商和顶篷毛毡供应商，由他们装配完毕再运输到总装车间。

这样，奔腾B50的整车线束在总装车间顺利完成了全部装配工艺。

为了提高线束的装配性能，奔腾B70等车型出现发动机水温传感器线束就是为了满足车间的生产工艺，但其付出的代价是成本的增加和性能的降低，因此在满足车间工艺的条件下，应尽可能地少分段、多合并。

总体来说，分段式工艺设计的优点有以下4点：①市场可选配置的设计方案更加灵活，能在一定程度上节约成本；②简化制造工艺，适合大批量生产；③减少装配工时，降低人工成本；④线束总成间相对独立，维修方便，易于更换。

如果说奔腾系列车型的工艺衍生于日系车厂精益生产的理念，那么一汽大众则是秉承着德国大众的模块化设计工艺。与奔腾车型生产工艺区别较大，大众没有单独的仪表板线束，其仪表板线束和地板线束融为一体，在仪表板装配线装配完成后直接同仪表板总成装配到整车，这样的设计不仅能够节约A柱对接连接器的成本，还能够大大降低A柱线束对接的设计困难和装配困难，同时提高线束的性能及可靠性。

大众的速腾车型将车门线束及行李厢线束总成隔离，利用一根车身线束总成贯穿发动机舱、车身、仪表板，连接整车的电气零件。图3和图4为速腾车型车身线束总成在整车的布置情况。

图3 速腾的车身线束总成

这种工艺设计的优点如下：①避免了对接插接件间的不可靠连接，提高整车电气的可靠性、安全性；②对接连接器少，能在一定程度上降低线束的材料成本和管理成本，同时简化生产装配操作，降低对装配空间的需求；③将电气设备间直接相连，减少了导线的对接电阻，降低了对接引起电能的消耗。

图4 速腾的车身线束总成在整车的布置情况

3 结论

综合考虑线束总成性能、可选配置、装配工艺、成本、零件管理、售后维修等多方面因素，根据车身、发动机、仪表等结构特点，可以吸收2种设计理念的优点，采用2种工艺方式的混合设计。本文主要从线束的框架设计、分段设计、工艺设计阐述了乘用车电线束3D设计的总体思想，并经过多款上市车型验证，为后续车型3D设计建立成熟的设计模型。

［1］ 一汽轿车股份有限公司产品部.乘用车电线束设计指导［Z］.2015.

3D Design of Automotive Wire Harness

ZHANG Cheng，LI Xue-song，REN Feng-wen
（FAW Car Co.，Ltd.，Changchun 130000，China）

3D design of automotive wire harness is to connect electrical parts of the whole vehicle with reasonable harness，direction，effective protection and reliable fix. It should avoid scrapping，wearing and corrupting，and deliver accurate messages.

3D design of automotive wire harness；frame design；subsection design；process design

U463.6

A

1003-8639（2017）12-0075-02

2017-01-23

张成（1985-），男，工程师，主要从事汽车电线束的设计工作。

（编辑 心 翔）