线束系统的总体设计

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1、线线 束束 系系 统统 的的 总总 体体 设设 计计 电气连接原理图设计电气连接原理图设计 总体布置设计总体布置设计 通用化设计的理念通用化设计的理念 电气连接原理图设计电气连接原理图设计电气连接原理图设计的三个阶段电气连接原理图设计的三个阶段 电气信息收集收集设计原理所需要的相关信息。主要 有:部件原理图、接口信息、功率、电流电压波形、低电平 阀值等等 逻辑原理图设计原理图设计按照整车开发所定义的 配置、功能描述和接口信息表进行原理图设计。 主要进行电源分配、保险丝选型设计、接地分配设计 电气连接原理图设计在逻辑原理图的基础上，把电气 连接信息添加上去，即为电气连接原理图。这些电气连接 信息

2、主要指的是接插件、导线的连接接的物理位置、保险 丝盒等。电气信息收集电气信息收集 电气信息的收集是进行原理设计的基础。在此阶段， 需要各用电器的原理图，作为整车原理图设计的基础。可以根据实际工程设计的需要，设计一份收集电气信息 的表格。包含用电器的各种信息：功能描述部件原理图各针脚功率电流电压波形（稳态电流、峰值电流、堵转电流、持 续时间等 ）低电平阀值接地要求屏蔽要求连接器的规格型号端子的排列定义a.逻辑原理图设计逻辑原理图设计30A线径取决于保险的大小线径取决于保险的大小线径取决于工作电流负载功率确定保险丝型号工作电流确定正极线径确定负极线径保险丝保护谁？导线m2.5mm30A5A0.5m

3、mm0.5mm2.5mm30A1. 电源分配电源分配n与安全相关的系统电源不能与其他系统电源共用保险。若 其他系统故障引起保险熔断，将导致系统相关的安全功能失 效，引起车辆安全问题。n与安全相关的多个系统间电源不能共用保险。若共用保险 熔断时，将导致多个安全功能功能同时失效，增加车辆安全 风险。 用电器分级用电器分级序号安全相关系统受影响部件1安全气囊系统安全气囊模块2ABS系统ABS模块3雨刮系统雨刮电机4电喷系统ECU5照明系统制动灯6照明系统近光灯7照明系统远光灯根据用电器属性的不同，可分为阻性负载、容性负载、感性负载。 阻性负载也称为干净电源，容性负载、感性负载也称为脏电源。 比如：

4、阻性负载主要有：后除霜、后视镜加热、座椅加热、点烟器等。 灯负载可以看成阻性负载。 感性负载主要有：冷却风扇、鼓风机、电喇叭、电动车窗电机等。 电流特性电流特性脏电流: 感性和电容负载 电机负载 电流大于5A的开关电源 车速传感器 音响 点烟器 .干净电流: ECU内部 灯负载 电阻负载 电流小于3A的开关电源 传感器 收音机Normal电源 . 根据用电设备的工作性质及工作时间不同，将用电器的工 作制分为四类：长期工作制、间断长期工作制、反复短时 工作制和短时工作制。 第一类是长期工作的用电器，比如防盗控制器。 第二类是间断长期工作的用电设备，即在行车时不间断工 作的电器件，如发动机控制单元

5、、各种发动机电控系统使 用的传感器等。 第三类是反复短时工作的用电 设备，这一类用电设备在通常 情况下每一次工作的时间较长， 如各种信号灯及照明灯、风扇 电机、收音机等。 第四类是短时工作的用电设备， 这类用电设备在通常情况下每一次的工作时间较短，如起 动机、电动车窗电机、门锁电机。 电器的工作制电器的工作制 电源模式电源模式根据电源的控制逻辑，分为常电源、ACC电源，IG1电源、 IG2电源、启动电源。不同的用电器，根据控制逻辑的不同， 并连到不同的电源上。电源模式点火开关位置蓄电池或常电任何位置IG1&STARTON&STARTACCACC&ONIG1&IG2ONSTARTSTART模块化

6、原理图设计模块化原理图设计由于整车电器原理图非常复杂，一般需要分系统进行设计。 主要的整车电气系统分别是：1电源系统，2、起动系统，3、 电喷系统，4、车载信息娱乐系统，5、照明系统，6、空调 系统，7、底盘电控系统，8、被动安全系统，9、车身控制 系统。b.电源分配设计思路及案例分析电源分配设计思路及案例分析电源分配主要是指配电分析，是具有代表性的系统研究的 第一步，配电方式指电路保护的应用方式，涉及到 电源模式（ACC、IG1、IG2、ST、BAT） 故障隔离（避免当一个非关键电路出现电路保护设备故 障时，使关键电路失效） 负载电流形式（阻性负载、容性负载、感性负载） 负载周期形式 分级保

7、护 导线尺寸优化10 慢熔性保险丝常用来作保 护电路的第一级 迷你型保险丝、电路断路 器和PTCs常用作保护电路 的第二级分级保护 导线尺寸优化这部分的电源所接负载一般都是汽车的安全件或重要件， 主要目的是在为这些件提供电能时尽量少的加以控制，确保 这些件在发动机起动前能短暂正常工作。如：发动机ECU及发 动机传感器的工作电源、燃油泵的工作电源、发电机励磁线 圈、ABS控制器的电源、诊断接口电源等。 常电常电具体设计时，部分大功率部件（如：电动座椅、电加热等） 可使用常电电源，减少点火开关负载。 常电的分配一般是通过前舱保险盒、仪表保险盒、前舱独立 保险或直接从蓄电池正极输出到各负载（如图所示

8、，直接从蓄 电池正极输出到各负载这种连接需考虑到短路风险，应有相应 措施降低短路风险）。序号种类部件名称1控制器ECU模块、BCM模块、安全气囊模块、 ABS模块、天窗模块、空调控制单元、 音响、仪表、TCU模块、防盗系统2部件（电机类） 起动机、油泵、鼓风机、玻璃升降电机3部件（灯具类）雾灯、转向灯、室内灯、行李箱灯、刹 车灯、大灯、位置灯、门灯4其他类型发电机励磁线圈、主继电器电源、喇叭电源通过点火开关分配后，可分为IG1、IG2、ACC、ST电源 （如图2所示）。 IG1电源: 在发动机启动和正常工作时（点火钥匙处于ON档 时）提供电源至负载； IG2电源: 一般是供给一些大功率负载（点

9、火钥匙处于ON档 时）； ACC电源: 发动机启动时要切断电源的一些附属设备； ST电源: 发动机启动时要接通电源至负载 点火开关点火开关 对于第一优先级,保险丝必须单独使用，不与其它系统功 能共用。比如安全气囊、ABS、防盗控制器、EPB的电源，必 须独立使用。 对于第二优先级, 保险丝最好不要和其它系统共享。比如 前大灯、车身控制器、燃油泵等。 对于第三级系统，可以和其它系统共享保险。 对于第四级系统，保险可以和不同的系统进行共享。 除了第三级和第四级之外，保险不能在不同优先级之间共 享。这些关键也要取决于整车厂的设计理念。 判断用电器优先级判断用电器优先级感性负载电源分配感 性 负 载鼓

10、风机用1个保险风扇用1个保险车窗电机左前、右后车窗电机可共用1个保险 右前、左后车窗电机可共用1个保险阻 性 负 载后除霜用1个保险前大灯左远、右近可用一个保险丝 右远、左近可用一个保险丝 大电流和小电流需要分开大电流和小电流需要分开 阻性负载和感性负载要分开阻性负载和感性负载要分开 高低电流回路（部件工作电流差高低电流回路（部件工作电流差5A5A以上）不共用一个保以上）不共用一个保 险丝；险丝； 工作电流超过工作电流超过30A30A，启动电流、峰值电流较大的负载选用，启动电流、峰值电流较大的负载选用 慢熔保险。慢熔保险。如鼓风机、车窗电机、ABS、EPS、ESP、EPB、后除霜、风扇 电机等

11、。16在汽车上，多种接地方式综合运用 单点接地多点接地2.接地分配设计思路及案例分析接地分配设计思路及案例分析（a）串联单点接地（b）串联单点接地电路1电路2电路3电路4电路5电路6电路4电路5电路6车身+-车身全车的全车的“0”0”电位电位在进行测量、分析计算时，要找准不同接地点基于“0”电 位的电势，分析才有价值a. 接地类型接地类型 按照负载性质分类：按照负载性质分类： 感性负载地 冷却风扇、车窗电机、电喇叭、鼓风机、继电器线圈、 各种电磁阀 阻性负载地 灯、后除霜加热丝、后视镜加热丝、点烟器 传感器地 水温传感器、氧传感器、爆震传感器、外部温传感器、 日照传感器 控制器地 EMS、ai

12、rbag、ABS、BCM 无线电地（天线） 屏蔽地 电源地（发电机、蓄电池）接地分配主要规划和设计接地点共用的方案。如果每一个 用电器都设计一个单独的接地点，既不经济，又影响生产效率。 而且线束会非常臃肿，严重影响线束的质量。因此，必须减少 接地点的数量，采用共地的设计方式。b.接地的基本原则接地的基本原则无论什么性质的接地， 大电流与小电流不可共 地 感性负载与阻性负载不可共地 传感器地不可与功率负载负极共地 传感器尽量与其控制的ECU负极共地 无线电系统单独接地，以避免干扰，如音响系统 发动机ECU、ABS装置等对整车性能及安全影响大、而且 易受其他用电设备干扰，所以将这些件的接地点单设，

13、接地 线长度尽可能做到最短 对于可靠性要求很高的系统，为了确保其安全可靠，还 采用了复式接地。目的是其中一处接地失效，系统可以通过 另一接地点接地，确保系统安全工作。风扇的电阻为r3，低速时为1，高速时为0.5导线、接插件、开关等处的电阻忽略不计。低速工作时：工作电流 对发动机冷却风扇接地点的电压降进行计算 1r=风扇接地点电阻,约为0.0062r=电瓶负极接地点电阻，约为0.01113AI 起动电流226AI 电瓶电压V=14V， 11214 0.0160.2212310.0060.01rrvVvrrr启动时的 2 11226 0.0160.411231.016Irrvvrrr 同理，高速工

14、作时，工作电流 126AI 起动电流 2125AI 1V1214 0.016=0.43120.516rrvvrrr启动时的 2 112125 0.016=3.88120.516Irrvvrrr由此可知，冷却风扇搭铁点的电压降在0.2-0.4v之间，当高速风扇 工作的瞬间，电压降可达到3.88v。 一般传感器电源是5v，如果传感器与其共地，将不能正常工作。 一般控制器负极最高电压设定为是0.5v，如果是控制器与其共地， 控制器很容易受其影响而不能正常工作。 3. 电气连接原理图设计电气连接原理图设计电气连接原理图的设计，就是在逻辑原理图的基础 上，设计每一根导线的具体接线方式 定义每一个接插件的

15、PIN脚功能 定义每一根导线的具体接线位置 总体布置设计总体布置设计车身的参考车车身的参考车从大的方面来说，选定了 参考车，基本选定了车身结构。线束的布置走向就基本确定。电气系统的参考车电气系统的参考车通常车身和电气的参考车是同一台车，但是，各家公司 的电气平台是与参考车大不相同的。这就影响电气原理图的 设计，进而影响线束的总体布置方案比如，电源分配的不同使得保险丝的数量和选型与参考 车不同，进而不能使用参考车相同的保险丝盒。BCM的功能和外形尺寸、安装方式与参考车不同，使得 在参考车的位置上无法布置自己的BCM，即使勉强布置上， 装配、走线都不满足装配要求。 通用化零部件的情况通用化零部件的情况保险丝盒、门胶套、穿防火墙的方式、线线对接接插件， 等等，这些零部件的通用化，在很大程度上影响了总体布置。蓄电池保险盒空滤器制动泵水管发动机空调管蓄水瓶在发动机舱，由于发动 机的不同，保险丝盒、 电喷ECU、灯具结构等 的不同，我们很难按照 参考车的布置方式去设 计线束的走线生产线的特点生产线的特点发动机线束的装配方式。比如，某公司要求发动机装 配时不能有单独的发动机线束，否则会影响节拍；某公司的仪表台线束要求在主生产线上装配，没有分 装的条件；背门线束的装配太耗时，不满足节拍要求，需要把背 门线束分段进行装配；线束的总体布置设计，需要