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線束輕量化

近年來(lái)，汽車的輕量化成為人們的研究熱點(diǎn)也成了現(xiàn)在研究的一種方向。線束作為汽車總成一個(gè)必不可少的組成部分，整車線束的重量也約占整車重量的5%左右。作為整車線束最主要的組成部分-導(dǎo)線，它的選型及發(fā)展趨勢(shì)對(duì)線束的輕量化起著舉足輕重的作用。

1、鋁導(dǎo)線的發(fā)展與應(yīng)用

目前鋁材料在高壓導(dǎo)體和汽車用低壓導(dǎo)線領(lǐng)域已成為銅的主要對(duì)手，雖然鋁在導(dǎo)電率和安全性能上微遜于銅，但是隨著銅價(jià)高漲以及鋁線的推廣和技術(shù)的進(jìn)步，線束也開始逐步采用鋁線。鋁導(dǎo)線推廣也是成為今后汽車用導(dǎo)線發(fā)展的一種趨勢(shì)。

自2005年以來(lái)，銅價(jià)飚升，不論用戶與電纜制造商都是“望銅興嘆”，因此一直想尋求其替代品。世界電線電纜從五十年代開始曾三次提出以鋁代銅的方案，例如現(xiàn)汽車行業(yè)投資金支持電線電纜行業(yè)從事以鋁代銅的研究工作，這在過(guò)去是從未發(fā)生過(guò)的，說(shuō)明銅價(jià)上漲影響已非常大。

目前法國(guó)汽車工業(yè)已開始使用鋁芯導(dǎo)線，德國(guó)汽車工業(yè)也在研究汽車線芯使用鋁導(dǎo)體，在于輕量化的考慮，由于銅和鋁密度比重比為：3.29:1，在目前銅作為線束導(dǎo)線主要導(dǎo)電載體的情況下，如果鋁線能替代銅線，在整車導(dǎo)線的重量也將大大降低。但是不得不提的是，銅和鋁的導(dǎo)電率比為： 1:0.629， 鋁在導(dǎo)電性能上還是稍弱于銅。

不過(guò)我們可以采用符合部分現(xiàn)行法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(NF)的汽車銅包鋁鎂導(dǎo)線來(lái)減輕整車 的線束重量。銅包鋁鎂密度為4.00g/cm3，銅密度為8.89g/cm3，密度比約為1:2.2，因此，1000kg銅包鋁鎂合金線的長(zhǎng)度會(huì)相當(dāng)于2200kg純銅線的長(zhǎng)度。

現(xiàn)大部分汽車用導(dǎo)線因?yàn)榭紤]到導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度方面的問(wèn)題，一般最小截面積都選擇為0.5mm2。但從目前對(duì)日歐車系的線束導(dǎo)線進(jìn)行分析，部分車型已開始使用0.35mm2的導(dǎo)線，采用0.35mm2的導(dǎo)線替代0.5mm2的導(dǎo)線，在同等單位長(zhǎng)度上將節(jié)約30%的重量。

從導(dǎo)線的總成結(jié)構(gòu)來(lái)分析，0.35mm2的導(dǎo)線在外絕緣層及導(dǎo)線的芯線直徑上均能滿足線束的機(jī)械性能的要求。同時(shí)，全球線束頂級(jí)供應(yīng)商德爾福派克也正在推行0.13 mm2的導(dǎo)線，導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度與端子壓接已不成問(wèn)題，但0.13 mm2的導(dǎo)線的電阻率較大，因此對(duì)其所傳輸?shù)男盘?hào)類型上要所有考慮。德爾福推出的0.13 mm2的導(dǎo)線已經(jīng)在國(guó)外的一些車型上已得到了應(yīng)用。但在國(guó)內(nèi)由于考慮到安全性、工藝性及使用風(fēng)險(xiǎn)性等問(wèn)題，新的產(chǎn)品并未采用這種新型導(dǎo)線。鑒于銅價(jià)的高漲，線束信號(hào)傳遞用的導(dǎo)線越來(lái)越細(xì)也將成為趨勢(shì)。

2、導(dǎo)線截面積選擇時(shí)考慮輕量化

線束用導(dǎo)線的外絕緣層也在不斷的進(jìn)行技術(shù)革新，使得電線的重量減輕、性能提高。目前國(guó)內(nèi)外的按導(dǎo)線線皮分，有厚皮線、屏蔽線、同軸線、高溫硬皮線、薄皮線等等。按標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分主要有日標(biāo)(AVSS等)、國(guó)標(biāo)(QVR)、德標(biāo)(FLRY)、美標(biāo)等幾大系列。其中德標(biāo)(FLRY)的導(dǎo)線絕緣皮更薄，柔韌性好，相應(yīng)的同樣線徑的導(dǎo)線質(zhì)量也是相對(duì)最輕的。

我們可以將原來(lái)笨重的厚皮導(dǎo)線使用相同標(biāo)準(zhǔn)要求的硬薄皮線，并且能通同等的電流，在一些信號(hào)保真率要求比較高的電子設(shè)備方面，電子設(shè)備的供應(yīng)商通常要求一些性能卓越的屏蔽線來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸，其要求通常是大大的超過(guò)了實(shí)際的需求，所以從價(jià)格，成本上方面去考慮，我們也可以適當(dāng)?shù)挠眯阅芤粯觾?yōu)越的導(dǎo)線更換屏蔽線之類的質(zhì)量重、價(jià)格高的導(dǎo)線，比如CAN總線，在CAN總線的物理層定義里面，有兩種導(dǎo)線可以選擇： 屏蔽線以及雙絞線;

如果CAN系統(tǒng)提出，要求使用屏蔽線， CAN總線涉及全車ECU，由于其總線節(jié)點(diǎn)分支也比較多，該部分的屏蔽導(dǎo)線引起的重量也是明顯的，但根據(jù)實(shí)際狀況，國(guó)內(nèi)外開發(fā)的CAN系統(tǒng)均采用0.35平方的雙絞線來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸，并完全能保證信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ嫘浴?/p>

線束布置時(shí)的輕量化考慮

世界上的整車線束布置從線束分段上面基本上分為整體式、功能分段式、區(qū)域分段式等幾種。其中由于各個(gè)整車廠的設(shè)計(jì)思路以及工藝要求的不同，線束布置的型式也就不同，歐洲車系通常使用整體式的線束布置，而日系汽車以豐田為代表，其線束布置主要根據(jù)車輛區(qū)域來(lái)進(jìn)行分段。而國(guó)內(nèi)、印度、美系車等則是按照功能和區(qū)域來(lái)進(jìn)行分段。

從布置的輕量化的角度來(lái)考慮，線束的整體式的會(huì)比較有優(yōu)勢(shì)，整體式的線束將通常所使用的單段的儀表板儀表、底板線束，頂棚線束以及發(fā)動(dòng)機(jī)艙線束都整合在一起，中間節(jié)約了儀表板線束與底板線束的連接、儀表板線束與發(fā)動(dòng)機(jī)艙線束的連接、儀表板線束與頂棚線束連接的接插件，同時(shí)也節(jié)約了連接件的相關(guān)支架。

其次有優(yōu)勢(shì)的就是日系汽車的分區(qū)域分段式線束布置，由于日系車在線束設(shè)計(jì)分區(qū)設(shè)計(jì)概念上比較成熟，車身上的設(shè)計(jì)也是趨于模塊化，線束的連接、線束的布置，都能在一個(gè)比較優(yōu)化的設(shè)計(jì)下進(jìn)行。由于設(shè)計(jì)的模塊化做的比較好，長(zhǎng)時(shí)間下來(lái)，其線束的固定，連接都采用了輕量化的想法。其線束總體質(zhì)量也是比較輕的。

1、底板線束布置對(duì)輕量化的影響

底板線束的布置上還可以分為H型布置、h型布置、 E型布置等各種不同的布置，每種布置對(duì)線束的輕量化也是有一定的影響，根據(jù)線束的布置形式的字母看出布置大致的形狀，而且這些布置均在車身地板上，車身地板上的這些線束的連接件以及固定支架的重量對(duì)線束來(lái)說(shuō)也是很客觀的。以下描述了的各個(gè)布置對(duì)整車輕量化影響。

H型布置的是線束布置中較好的一種布置方式，因?yàn)镠型的線束布置型式照顧到整車用電器所涉及的全部范圍，而且由于這樣的布置方式和儀表板線束兩端都進(jìn)行了連接，對(duì)接接插件的空間預(yù)留量很大，但是在輕量化的方面有一些局限性的。

H型的布置方式使用底板線束和儀表板線束只留一個(gè)接口，其線束兩端接口集成為一個(gè)，線束與地板對(duì)接處的集成度高，空間預(yù)留緊湊，能一定程度地減輕地板線束重量，但如果對(duì)設(shè)計(jì)前期定義比較好，未來(lái)改動(dòng)不大的情況下去考慮這種方式比較好。

2、機(jī)艙線束布置對(duì)輕量化的影響

發(fā)動(dòng)機(jī)艙線束的布置也分H型布置，C型布置，F(xiàn)型型布置。由于機(jī)艙保險(xiǎn)絲、繼電器盒一般來(lái)說(shuō)是集成在發(fā)動(dòng)機(jī)艙線束上的，如日系的豐田RAV4車采用H型布置，且保險(xiǎn)絲盒用到兩個(gè)，線束由于需要在前圍上開兩個(gè)孔，同時(shí)需要和儀表板線束上對(duì)接，從零件數(shù)量上來(lái)說(shuō)，這樣的布置方式生產(chǎn)出來(lái)的線束重量最重。

C型的布置形式在輕量化上也是比較好的，C型的布置在前圍板上只開一個(gè)孔，同時(shí)僅采用一個(gè)保險(xiǎn)絲、繼電器盒的設(shè)計(jì)，在發(fā)動(dòng)機(jī)艙右邊的電器件不多的情況下，C型的布置比較合理，同時(shí)節(jié)省一定的線束部件及導(dǎo)線長(zhǎng)度。

目前最流行為F型的布置方式，即發(fā)動(dòng)機(jī)艙線束一條分支從發(fā)動(dòng)機(jī)艙前圍板上通過(guò)，一條是從發(fā)動(dòng)機(jī)艙左邊向前布置過(guò)去，將所有的電器設(shè)備串聯(lián)起來(lái)。這樣的方式布置合理，但從制作的線束重量來(lái)說(shuō)是適中的一種方案。

汽車線束輕量化的發(fā)展趨勢(shì)

目前，CAN數(shù)據(jù)總線的廣泛應(yīng)用，使線束的接線更簡(jiǎn)化、結(jié)構(gòu)更緊湊， 既可減輕重量, 又能降低成本，因此也成為線束輕量化的一種發(fā)展趨勢(shì)。

線束的技術(shù)在不斷的發(fā)展，隨著市場(chǎng)的需求越來(lái)越高，線束的輕量化也是勢(shì)在必行，上述內(nèi)容探討了線束在輕量化方面的一些趨勢(shì)以及總體布置對(duì)線束輕量化的影響，對(duì)輕量化的研究和技術(shù)研究也是無(wú)止境的。