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線束輕量化

近年來，汽(qi)車(che)的(de)輕量化(hua)(hua)成為(wei)(wei)人(ren)們的(de)研究熱點也(ye)成了現在研究的(de)一種方向。線束(shu)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)汽(qi)車(che)總成一個必不可(ke)少的(de)組成部(bu)分，整(zheng)車(che)線束(shu)的(de)重(zhong)量也(ye)約占整(zheng)車(che)重(zhong)量的(de)5%左右。作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)整(zheng)車(che)線束(shu)最主要的(de)組成部(bu)分-導線，它(ta)的(de)選型及發展趨勢對(dui)線束(shu)的(de)輕量化(hua)(hua)起(qi)著舉足輕重(zhong)的(de)作(zuo)(zuo)用。

1、鋁導線的發展與應用

目前鋁(lv)(lv)材料在高(gao)壓(ya)導(dao)(dao)(dao)體(ti)和汽車用(yong)(yong)(yong)低壓(ya)導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)(xian)領域(yu)已(yi)成為銅的(de)主要對手，雖然鋁(lv)(lv)在導(dao)(dao)(dao)電率(lv)和安全性(xing)能上微(wei)遜(xun)于銅，但(dan)是(shi)隨(sui)著銅價(jia)高(gao)漲以(yi)及鋁(lv)(lv)線(xian)(xian)(xian)的(de)推(tui)廣(guang)和技術(shu)的(de)進步，線(xian)(xian)(xian)束也開始(shi)逐步采(cai)用(yong)(yong)(yong)鋁(lv)(lv)線(xian)(xian)(xian)。鋁(lv)(lv)導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)(xian)推(tui)廣(guang)也是(shi)成為今后汽車用(yong)(yong)(yong)導(dao)(dao)(dao)線(xian)(xian)(xian)發展的(de)一種(zhong)趨勢。

自2005年(nian)以來，銅(tong)價(jia)飚升，不論用(yong)戶與電(dian)纜(lan)(lan)制(zhi)造商都是“望銅(tong)興嘆(tan)”，因此一直想(xiang)尋求其(qi)替(ti)代(dai)(dai)品。世(shi)界(jie)電(dian)線電(dian)纜(lan)(lan)從五十年(nian)代(dai)(dai)開始曾三次提出以鋁(lv)代(dai)(dai)銅(tong)的(de)方案，例如現(xian)汽車行(xing)業投資金支持電(dian)線電(dian)纜(lan)(lan)行(xing)業從事以鋁(lv)代(dai)(dai)銅(tong)的(de)研究(jiu)工作，這在(zai)過去是從未發生過的(de)，說明銅(tong)價(jia)上漲影響已非(fei)常大。

目前(qian)法國汽車工業(ye)已開始使用(yong)鋁(lv)芯導(dao)線(xian)，德(de)國汽車工業(ye)也在(zai)(zai)(zai)(zai)研究汽車線(xian)芯使用(yong)鋁(lv)導(dao)體，在(zai)(zai)(zai)(zai)于(yu)輕量化的(de)考慮(lv)，由于(yu)銅和鋁(lv)密度比(bi)重(zhong)比(bi)為(wei)：3.29:1，在(zai)(zai)(zai)(zai)目前(qian)銅作為(wei)線(xian)束導(dao)線(xian)主要導(dao)電(dian)載體的(de)情況下，如果鋁(lv)線(xian)能替代(dai)銅線(xian)，在(zai)(zai)(zai)(zai)整車導(dao)線(xian)的(de)重(zhong)量也將大大降低。但是不(bu)得不(bu)提的(de)是，銅和鋁(lv)的(de)導(dao)電(dian)率比(bi)為(wei)： 1:0.629， 鋁(lv)在(zai)(zai)(zai)(zai)導(dao)電(dian)性能上還是稍弱(ruo)于(yu)銅。

不過我們(men)可(ke)以采用符合部分現行法國標準(NF)的汽車銅包鋁鎂導(dao)線(xian)來減輕整車 的線(xian)束(shu)重量。銅包鋁鎂密度為(wei)4.00g/cm3，銅密度為(wei)8.89g/cm3，密度比約為(wei)1:2.2，因此，1000kg銅包鋁鎂合金線(xian)的長度會相(xiang)當于2200kg純銅線(xian)的長度。

現大部分汽車(che)用(yong)導(dao)線(xian)因(yin)為考慮到導(dao)線(xian)的(de)(de)機械強(qiang)度方面(mian)的(de)(de)問(wen)題，一般最小(xiao)截面(mian)積都選(xuan)擇為0.5mm2。但從目前對(dui)日(ri)歐車(che)系(xi)的(de)(de)線(xian)束導(dao)線(xian)進行分析，部分車(che)型已(yi)開(kai)始(shi)使用(yong)0.35mm2的(de)(de)導(dao)線(xian)，采用(yong)0.35mm2的(de)(de)導(dao)線(xian)替代0.5mm2的(de)(de)導(dao)線(xian)，在同等單位長度上將節約30%的(de)(de)重量(liang)。

從(cong)導(dao)(dao)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)總成結(jie)構來(lai)分析(xi)，0.35mm2的(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)線(xian)(xian)在(zai)(zai)外(wai)絕緣層及導(dao)(dao)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)芯(xin)線(xian)(xian)直徑上均能(neng)滿足線(xian)(xian)束(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)機械性能(neng)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求。同時，全球線(xian)(xian)束(shu)(shu)頂級供(gong)應商德爾福派(pai)克也正在(zai)(zai)推行0.13 mm2的(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)線(xian)(xian)，導(dao)(dao)線(xian)(xian)機械強度與端子壓(ya)接已不成問(wen)題，但0.13 mm2的(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)電阻率較大，因此對其所(suo)傳(chuan)(chuan)輸的(de)(de)(de)(de)信號類型(xing)上要(yao)所(suo)有考(kao)慮。德爾福推出的(de)(de)(de)(de)0.13 mm2的(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)線(xian)(xian)已經在(zai)(zai)國外(wai)的(de)(de)(de)(de)一些車型(xing)上已得到(dao)了應用。但在(zai)(zai)國內由于考(kao)慮到(dao)安全性、工(gong)藝性及使(shi)用風險性等問(wen)題，新(xin)的(de)(de)(de)(de)產品并未采用這(zhe)種(zhong)新(xin)型(xing)導(dao)(dao)線(xian)(xian)。鑒(jian)于銅(tong)價(jia)的(de)(de)(de)(de)高漲，線(xian)(xian)束(shu)(shu)信號傳(chuan)(chuan)遞用的(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)線(xian)(xian)越(yue)來(lai)越(yue)細也將成為趨勢。

2、導線截面積選擇時考慮輕量化

線(xian)(xian)(xian)束(shu)用(yong)導(dao)線(xian)(xian)(xian)的外(wai)絕緣層也在不斷(duan)的進行技術革新，使(shi)得電線(xian)(xian)(xian)的重量減輕、性(xing)能提高(gao)。目前(qian)國內(nei)外(wai)的按導(dao)線(xian)(xian)(xian)線(xian)(xian)(xian)皮(pi)(pi)分(fen)，有(you)(you)厚(hou)皮(pi)(pi)線(xian)(xian)(xian)、屏蔽線(xian)(xian)(xian)、同軸(zhou)線(xian)(xian)(xian)、高(gao)溫硬皮(pi)(pi)線(xian)(xian)(xian)、薄(bo)皮(pi)(pi)線(xian)(xian)(xian)等(deng)等(deng)。按標準(zhun)來分(fen)主(zhu)要有(you)(you)日(ri)標(AVSS等(deng))、國標(QVR)、德標(FLRY)、美標等(deng)幾大系列。其中(zhong)德標(FLRY)的導(dao)線(xian)(xian)(xian)絕緣皮(pi)(pi)更(geng)薄(bo)，柔韌性(xing)好，相應的同樣線(xian)(xian)(xian)徑的導(dao)線(xian)(xian)(xian)質量也是(shi)相對(dui)最(zui)輕的。

我(wo)們可(ke)以(yi)將原(yuan)來笨重(zhong)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)皮(pi)導(dao)線(xian)(xian)使用相同(tong)標準(zhun)要求的(de)(de)(de)(de)硬(ying)薄皮(pi)線(xian)(xian)，并且能通同(tong)等的(de)(de)(de)(de)電(dian)流，在一些信號保真率要求比較高(gao)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子設備(bei)方(fang)面，電(dian)子設備(bei)的(de)(de)(de)(de)供(gong)應商通常要求一些性(xing)能卓越的(de)(de)(de)(de)屏蔽線(xian)(xian)來進行信號傳輸，其要求通常是(shi)大大的(de)(de)(de)(de)超過了實際的(de)(de)(de)(de)需求，所(suo)以(yi)從價(jia)格，成本上(shang)方(fang)面去考慮，我(wo)們也可(ke)以(yi)適當的(de)(de)(de)(de)用性(xing)能一樣優越的(de)(de)(de)(de)導(dao)線(xian)(xian)更換屏蔽線(xian)(xian)之類的(de)(de)(de)(de)質量重(zhong)、價(jia)格高(gao)的(de)(de)(de)(de)導(dao)線(xian)(xian)，比如CAN總線(xian)(xian)，在CAN總線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)物理層定義里面，有兩種導(dao)線(xian)(xian)可(ke)以(yi)選擇(ze)： 屏蔽線(xian)(xian)以(yi)及雙絞線(xian)(xian);

如果(guo)CAN系(xi)統提出，要求使(shi)用屏蔽(bi)(bi)線， CAN總(zong)線涉及全車ECU，由于其總(zong)線節點分支(zhi)也(ye)比較多，該(gai)部分的屏蔽(bi)(bi)導線引起的重量也(ye)是明顯的，但根據(ju)實際狀況(kuang)，國(guo)內外開發的CAN系(xi)統均采用0.35平方的雙(shuang)絞線來進行信(xin)號(hao)(hao)傳(chuan)輸，并完(wan)全能保證信(xin)號(hao)(hao)傳(chuan)輸的保真性(xing)。

線束布置時的輕量化考慮

世界上的整車(che)(che)線(xian)束(shu)布置從線(xian)束(shu)分(fen)(fen)(fen)段(duan)(duan)(duan)上面基本上分(fen)(fen)(fen)為整體式(shi)(shi)(shi)、功能(neng)分(fen)(fen)(fen)段(duan)(duan)(duan)式(shi)(shi)(shi)、區域(yu)分(fen)(fen)(fen)段(duan)(duan)(duan)式(shi)(shi)(shi)等(deng)幾種。其(qi)中由(you)于各個(ge)整車(che)(che)廠的設計思路以(yi)及工藝要求的不同，線(xian)束(shu)布置的型式(shi)(shi)(shi)也就不同，歐洲車(che)(che)系通常使用整體式(shi)(shi)(shi)的線(xian)束(shu)布置，而日系汽車(che)(che)以(yi)豐田為代表，其(qi)線(xian)束(shu)布置主要根據車(che)(che)輛區域(yu)來(lai)進行(xing)分(fen)(fen)(fen)段(duan)(duan)(duan)。而國內、印度、美系車(che)(che)等(deng)則是(shi)按(an)照功能(neng)和區域(yu)來(lai)進行(xing)分(fen)(fen)(fen)段(duan)(duan)(duan)。

從(cong)布置(zhi)的(de)(de)輕量化的(de)(de)角度來考慮，線(xian)(xian)(xian)束(shu)(shu)的(de)(de)整(zheng)體式的(de)(de)會(hui)比(bi)較有優勢(shi)，整(zheng)體式的(de)(de)線(xian)(xian)(xian)束(shu)(shu)將(jiang)通(tong)常所使用的(de)(de)單段的(de)(de)儀(yi)表板儀(yi)表、底(di)板線(xian)(xian)(xian)束(shu)(shu)，頂(ding)棚線(xian)(xian)(xian)束(shu)(shu)以及發動(dong)機艙線(xian)(xian)(xian)束(shu)(shu)都整(zheng)合在一起，中間節約了儀(yi)表板線(xian)(xian)(xian)束(shu)(shu)與(yu)(yu)底(di)板線(xian)(xian)(xian)束(shu)(shu)的(de)(de)連接(jie)、儀(yi)表板線(xian)(xian)(xian)束(shu)(shu)與(yu)(yu)發動(dong)機艙線(xian)(xian)(xian)束(shu)(shu)的(de)(de)連接(jie)、儀(yi)表板線(xian)(xian)(xian)束(shu)(shu)與(yu)(yu)頂(ding)棚線(xian)(xian)(xian)束(shu)(shu)連接(jie)的(de)(de)接(jie)插件，同(tong)時也節約了連接(jie)件的(de)(de)相關支架。

其(qi)次(ci)有優(you)勢的(de)(de)(de)(de)就是日系汽車(che)的(de)(de)(de)(de)分(fen)區域(yu)分(fen)段式線(xian)束布(bu)置，由(you)于日系車(che)在線(xian)束設計(ji)(ji)分(fen)區設計(ji)(ji)概念上比(bi)較成熟，車(che)身(shen)上的(de)(de)(de)(de)設計(ji)(ji)也是趨(qu)于模塊化(hua)(hua)(hua)，線(xian)束的(de)(de)(de)(de)連(lian)接、線(xian)束的(de)(de)(de)(de)布(bu)置，都(dou)能在一個比(bi)較優(you)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)(ji)下進行。由(you)于設計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)模塊化(hua)(hua)(hua)做的(de)(de)(de)(de)比(bi)較好，長時間下來，其(qi)線(xian)束的(de)(de)(de)(de)固定，連(lian)接都(dou)采用了輕(qing)量(liang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)想法。其(qi)線(xian)束總體(ti)質量(liang)也是比(bi)較輕(qing)的(de)(de)(de)(de)。

1、底板線束布置對輕量化的影響

底(di)板(ban)線(xian)(xian)束(shu)的(de)(de)(de)布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)(zhi)上(shang)還可以(yi)分為H型布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)(zhi)、h型布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)(zhi)、 E型布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)(zhi)等各(ge)種(zhong)不同的(de)(de)(de)布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)(zhi)，每種(zhong)布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)(zhi)對線(xian)(xian)束(shu)的(de)(de)(de)輕(qing)量化也是(shi)有一定(ding)的(de)(de)(de)影(ying)響，根據線(xian)(xian)束(shu)的(de)(de)(de)布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)(zhi)形(xing)式的(de)(de)(de)字母看出布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)(zhi)大致的(de)(de)(de)形(xing)狀，而(er)且(qie)這些(xie)布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)(zhi)均在車身(shen)地(di)板(ban)上(shang)，車身(shen)地(di)板(ban)上(shang)的(de)(de)(de)這些(xie)線(xian)(xian)束(shu)的(de)(de)(de)連接件以(yi)及固定(ding)支架的(de)(de)(de)重量對線(xian)(xian)束(shu)來說也是(shi)很客觀的(de)(de)(de)。以(yi)下描述了的(de)(de)(de)各(ge)個(ge)布(bu)(bu)(bu)(bu)置(zhi)(zhi)對整車輕(qing)量化影(ying)響。

H型布置的(de)是(shi)(shi)線束布置中(zhong)較(jiao)好的(de)一種(zhong)布置方式，因為H型的(de)線束布置型式照顧到(dao)整車用電器所涉(she)及的(de)全(quan)部范圍，而且(qie)由于(yu)這樣的(de)布置方式和儀表板(ban)線束兩端(duan)都進行了連接(jie)，對接(jie)接(jie)插件的(de)空間預留量很大，但(dan)是(shi)(shi)在輕(qing)量化的(de)方面有一些局限性的(de)。

H型的布置方式(shi)使用底板線(xian)(xian)束和儀表板線(xian)(xian)束只留一個接口，其線(xian)(xian)束兩端接口集成(cheng)為一個，線(xian)(xian)束與(yu)地板對接處的集成(cheng)度(du)高，空間預留緊湊，能一定(ding)程度(du)地減輕地板線(xian)(xian)束重量，但如果對設計前(qian)期定(ding)義比較好，未來改動不大的情況下去考慮這種方式(shi)比較好。

2、機艙線束布置對輕量化的影響

發動(dong)機艙線(xian)(xian)束(shu)的布(bu)置(zhi)也(ye)分(fen)H型布(bu)置(zhi)，C型布(bu)置(zhi)，F型型布(bu)置(zhi)。由于(yu)機艙保險(xian)絲(si)(si)、繼(ji)電器盒一般來說(shuo)是集成(cheng)在發動(dong)機艙線(xian)(xian)束(shu)上(shang)的，如(ru)日(ri)系的豐田RAV4車采用H型布(bu)置(zhi)，且保險(xian)絲(si)(si)盒用到兩(liang)個，線(xian)(xian)束(shu)由于(yu)需要(yao)在前圍上(shang)開兩(liang)個孔，同時需要(yao)和儀表板線(xian)(xian)束(shu)上(shang)對接，從(cong)零件數量上(shang)來說(shuo)，這樣的布(bu)置(zhi)方式(shi)生產出來的線(xian)(xian)束(shu)重(zhong)量最重(zhong)。

C型(xing)的(de)(de)(de)布(bu)置形式在輕量化上(shang)也是(shi)比較(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)，C型(xing)的(de)(de)(de)布(bu)置在前圍板上(shang)只開一(yi)個孔，同時僅(jin)采用(yong)一(yi)個保險絲、繼電(dian)(dian)器盒的(de)(de)(de)設計(ji)，在發動(dong)機艙右邊(bian)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)器件不多(duo)的(de)(de)(de)情(qing)況下，C型(xing)的(de)(de)(de)布(bu)置比較(jiao)合(he)理(li)，同時節省一(yi)定的(de)(de)(de)線(xian)束部(bu)件及導(dao)線(xian)長度。

目(mu)前最流行為F型的(de)(de)(de)布置(zhi)方(fang)式，即發動(dong)機艙(cang)(cang)線束一條分支從(cong)發動(dong)機艙(cang)(cang)前圍板上通過(guo)，一條是從(cong)發動(dong)機艙(cang)(cang)左邊向(xiang)前布置(zhi)過(guo)去，將(jiang)所有的(de)(de)(de)電器設備串聯起來。這樣的(de)(de)(de)方(fang)式布置(zhi)合理，但從(cong)制作的(de)(de)(de)線束重量來說是適中的(de)(de)(de)一種方(fang)案。

汽車線束輕量化的發展趨勢

目前(qian)，CAN數據(ju)總線(xian)的廣泛應用(yong)，使線(xian)束的接線(xian)更簡(jian)化、結構更緊湊， 既可(ke)減輕(qing)重(zhong)量(liang), 又(you)能降低成(cheng)本，因此也成(cheng)為線(xian)束輕(qing)量(liang)化的一種發展趨勢。

線束(shu)(shu)的技(ji)術在(zai)(zai)不斷(duan)的發展，隨著市場的需求越來越高，線束(shu)(shu)的輕量(liang)化也(ye)是勢在(zai)(zai)必行(xing)，上述內容探討(tao)了(le)線束(shu)(shu)在(zai)(zai)輕量(liang)化方面(mian)的一些趨勢以(yi)及總體(ti)布置對(dui)線束(shu)(shu)輕量(liang)化的影響，對(dui)輕量(liang)化的研(yan)究和技(ji)術研(yan)究也(ye)是無止境(jing)的。