汽车线束电路设计的研用

汽车线束电路作为线束成本的重要比例，其设计理念对线束成本优化有很大影响，也直接关系到整车电器运行的安全性和可靠性。电子谷基于工作实践，从成本和性能两个方面总结了电路设计的诸多考虑因素，提出了具体的控制策略和实施方法，为高效准确的线束电路设计提供了技术支持。
线束产品作为汽车电气设备功能的连接载体，实现了各电气部件之间的电路连接。各电路连接的起点和终点构成了线束产品内的电路。可以说线束电路是线束产品的核心，线束产品电路设计的质量直接决定了整车线束的安全性和可靠性。随着车辆电气化程度的提高，电气部件数据的增加，各电气部件之间的信号交互也越来越密切，汽车线束电路的数量也急剧增加，一般车辆的线束电路数据达到了近1000条。
怎样优化统筹这么多回路，是汽车线束设计面临的难题。
现有的汽车线束设计技术资料主要在线束材料的选择和制造加工环节为线束设计提供设计指导，但线束回路的规划和设计理念缺乏系统分析，本文从成本和性能两个方面阐述了线束回路设计的重点，提供了具体的控制路径，对线束回路的设计具有一定的指导作用。
线束回路约占线束材料成本的90%，包括导线和连接器。为了控制线束设计成本，必须从线束电路设计优化入手。
对于线路使用来说，如何以最小的线路长度实现线路连接功能，是线路设计中首先要考虑的问题。其中包括电气部件的配置位置和线束配置路径的选择两个要素。这两个要素独立相关，对导线长度的使用有很大影响。
首先，有必要根据零件原理确定其电路的连接方式，然后确定整车环境中各零件布置的初始位置，线束布置路径的选择是基于零件布置位置，用最短的线束长度覆盖尽可能多的零件布置区域，这也是整车电器拓扑的雏形。
整车拓扑搭建完成后，需要对其进行设计校验，通过核算具体的导线用量来判断零件的布置位置和线束布置路径是否合理(目前市场上已经有大量的软件可以实现这一功能)，具体的方法是通过逐个调整零件的方式进行对比，以检查整车导线的使用长度用量，从而确定BCM布置在哪个位置更好。
在这个过程中，经常会有相互影响:零件A的布局调整会影响零件B的位置选择。因此，在逐一确定各部件和线束路径对导线使用长度的影响后，将对导线长度影响较大的作为首轮首选方案，在此基础上重建拓扑，对其他次要方案进行对比分析，从而实现导线长度最低的拓扑设计平台。
完美的拓扑能保证导线用量最少，同时对导线的使用，传统的设计理念对导线的选择有明确的要求，为避免端子插接的混淆，常采用较多的线色来区分，但随着制造水平和检验方法的不断完善，实际上导线的线色可以进行适当的设计调整，以最小的线型实现回路功能，也是从设计角度降低回路设计成本的一种方法。

对于连接器来说，如何最小限度地使用连接器和减少连接器是电路设计中需要关注的焦点。在这里，线束设计工程师需要成为系统设计工程师，需要将减少连接器的使用和连接电路的设计工作前移到电气部件的设计和规划中，主要有两个方面需要考虑。
一方面，电气部件的功能回路可以根据型号配置进行区分。例如，安全气囊控制器可以在同一连接器中设计基本功能回路，而高匹配或扩展功能可以放置在另一个连接器中，这样低匹配型号只能使用一个连接器，也可以实现电气回路功能。
另一方面，它也可以根据电路的连接区域进行规划。例如，它也是一个安全气囊控制器。一些设计师会考虑将底盘的功能设计设计底盘的功能，并在另一个连接器中设计连接仪表板的功能。这种规划可以减少各区域电路的相互转接。这种基于区域的功能电路设计对于连接更多引脚的电气部件(如BCM控制器)尤为有效。
线束电路是实现电路连接的核心，其电路连接的安全性和可靠性是必须满足的要求，电路设计中的电线和连接器必须满足负荷、环境的要求，这些内容在其他设计资料中详细说明，本文仅从电路路径的选择上说明如何确保电路性能
首先，电路的设计必须避免不可探测的故障模式。例如，保险丝后部与继电器线圈端和触点端并接的电路在整车电路设计中非常常见。当继电器线圈端和触点端不同时，这种设计显然是合理的。然而，当继电器线圈端和触点端相同时，当端子插入继电器孔时，目前的电气检测设备无法识别这种故障模式。
因此，在某些情况下，这种回路设计方法是不可采用的。当然，不同的设计工程师面临不同的设计环境和制造环境，具体的故障模式也会不同，但回路设计中故障模式的回避首先要考虑。
另一方面，目前汽车电子化水平显着提高，作为电子载体，汽车面临的电磁环境也更加复杂，线束电路设计如何减少电磁干扰是不可避免的课题。导线耦合干扰、电源干扰、搭接干扰、辐射干扰等对电气设备的正常工作产生不良影响，但线束中各回路捆绑在一起，线束回路之间、线束与金属导体之间产生的导线耦合干扰在线束上尤为突出。
在电路设计中，为了减少电路耦合干扰，首先要区分干扰电路和敏感电路。简负载电路如点火线圈、喇叭、火线圈、喇叭、电机等。属于干扰电路，而图像、雷达探头、低功率LED灯、各种传感器等电路属于敏感电路，干扰电路和敏感电路在设计过程中需要分开布置。实验表明，增加导线间距可以降低高频干扰。在无法区分的情况下，需要通过导线注入干扰来测试功能，以判断电路设计的正确性。
同时，为了减少线束辐射和耦合的影响，应尽可能减少回路面积和线束长度。在整车设计中，需要尽可能减少线束的回路面积，尤其是电源线和搭接线，要求线束在回路中尽可能并行，同时尽可能紧贴金属车身固定，减少回路面积，分离线距离不超过50cm。
除了考虑干扰电路和敏感电路的布置外，线束上使用的抗干扰部件的双绞线和屏蔽线也需要在电路设计中注意，以达到屏蔽的预期:双绞线的两根电线线径和长度应相同，绞线间距最好为10~20毫米，具体绞线间距以试验测试为准；屏蔽层搭接端子应在始终两端与屏蔽层360°连接，屏蔽层与屏蔽壳对信号线形成完全屏蔽。屏蔽电缆连接的部件外壳不是金属结构，可以用金属导电卡将屏蔽层压在与车身可靠连接的金属板上，屏蔽效率应达到60dB。