線(xiàn)束輕量化

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

1、鋁導線(xiàn)的發(fā)展與應用

目前鋁材料在高壓導體和汽車(chē)用低壓導線(xiàn)領(lǐng)域已成為銅的主要對手，雖然鋁在導電率和安全性能上微遜于銅，但是隨著(zhù)銅價(jià)高漲以及鋁線(xiàn)的推廣和技術(shù)的進(jìn)步，線(xiàn)束也開(kāi)始逐步采用鋁線(xiàn)。鋁導線(xiàn)推廣也是成為今后汽車(chē)用導線(xiàn)發(fā)展的一種趨勢。

自2005年以來(lái)，銅價(jià)飚升，不論用戶(hù)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(xiàn)電纜從五十年代開(kāi)始曾三次提出以鋁代銅的方案，例如現汽車(chē)行業(yè)投資金支持電線(xiàn)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。

目前法國汽車(chē)工業(yè)已開(kāi)始使用鋁芯導線(xiàn)，德國汽車(chē)工業(yè)也在研究汽車(chē)線(xiàn)芯使用鋁導體，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(xiàn)束導線(xiàn)主要導電載體的情況下，如果鋁線(xiàn)能替代銅線(xiàn)，在整車(chē)導線(xiàn)的重量也將大大降低。但是不得不提的是，銅和鋁的導電率比為： 1:0.629， 鋁在導電性能上還是稍弱于銅。

不過(guò)我們可以采用符合部分現行法國標準(NF)的汽車(chē)銅包鋁鎂導線(xiàn)來(lái)減輕整車(chē) 的線(xiàn)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(xiàn)的長(cháng)度會(huì )相當于2200kg純銅線(xiàn)的長(cháng)度。

現大部分汽車(chē)用導線(xiàn)因為考慮到導線(xiàn)的機械強度方面的問(wèn)題，一般最小截面積都選擇為0.5mm2。但從目前對日歐車(chē)系的線(xiàn)束導線(xiàn)進(jìn)行分析，部分車(chē)型已開(kāi)始使用0.35mm2的導線(xiàn)，采用0.35mm2的導線(xiàn)替代0.5mm2的導線(xiàn)，在同等單位長(cháng)度上將節約30%的重量。

從導線(xiàn)的總成結構來(lái)分析，0.35mm2的導線(xiàn)在外絕緣層及導線(xiàn)的芯線(xiàn)直徑上均能滿(mǎn)足線(xiàn)束的機械性能的要求。同時(shí)，全球線(xiàn)束頂級供應商德?tīng)柛Ｅ煽艘舱谕菩?.13 mm2的導線(xiàn)，導線(xiàn)機械強度與端子壓接已不成問(wèn)題，但0.13 mm2的導線(xiàn)的電阻率較大，因此對其所傳輸的信號類(lèi)型上要所有考慮。德?tīng)柛Ｍ瞥龅?.13 mm2的導線(xiàn)已經(jīng)在國外的一些車(chē)型上已得到了應用。但在國內由于考慮到安全性、工藝性及使用風(fēng)險性等問(wèn)題，新的產(chǎn)品并未采用這種新型導線(xiàn)。鑒于銅價(jià)的高漲，線(xiàn)束信號傳遞用的導線(xiàn)越來(lái)越細也將成為趨勢。

2、導線(xiàn)截面積選擇時(shí)考慮輕量化

線(xiàn)束用導線(xiàn)的外絕緣層也在不斷的進(jìn)行技術(shù)革新，使得電線(xiàn)的重量減輕、性能提高。目前國內外的按導線(xiàn)線(xiàn)皮分，有厚皮線(xiàn)、屏蔽線(xiàn)、同軸線(xiàn)、高溫硬皮線(xiàn)、薄皮線(xiàn)等等。按標準來(lái)分主要有日標(AVSS等)、國標(QVR)、德標(FLRY)、美標等幾大系列。其中德標(FLRY)的導線(xiàn)絕緣皮更薄，柔韌性好，相應的同樣線(xiàn)徑的導線(xiàn)質(zhì)量也是相對最輕的。

我們可以將原來(lái)笨重的厚皮導線(xiàn)使用相同標準要求的硬薄皮線(xiàn)，并且能通同等的電流，在一些信號保真率要求比較高的電子設備方面，電子設備的供應商通常要求一些性能卓越的屏蔽線(xiàn)來(lái)進(jìn)行信號傳輸，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，我們也可以適當的用性能一樣優(yōu)越的導線(xiàn)更換屏蔽線(xiàn)之類(lèi)的質(zhì)量重、價(jià)格高的導線(xiàn)，比如CAN總線(xiàn)，在CAN總線(xiàn)的物理層定義里面，有兩種導線(xiàn)可以選擇： 屏蔽線(xiàn)以及雙絞線(xiàn);

如果CAN系統提出，要求使用屏蔽線(xiàn)， CAN總線(xiàn)涉及全車(chē)ECU，由于其總線(xiàn)節點(diǎn)分支也比較多，該部分的屏蔽導線(xiàn)引起的重量也是明顯的，但根據實(shí)際狀況，國內外開(kāi)發(fā)的CAN系統均采用0.35平方的雙絞線(xiàn)來(lái)進(jìn)行信號傳輸，并完全能保證信號傳輸的保真性。

線(xiàn)束布置時(shí)的輕量化考慮

世界上的整車(chē)線(xiàn)束布置從線(xiàn)束分段上面基本上分為整體式、功能分段式、區域分段式等幾種。其中由于各個(gè)整車(chē)廠(chǎng)的設計思路以及工藝要求的不同，線(xiàn)束布置的型式也就不同，歐洲車(chē)系通常使用整體式的線(xiàn)束布置，而日系汽車(chē)以豐田為代表，其線(xiàn)束布置主要根據車(chē)輛區域來(lái)進(jìn)行分段。而國內、印度、美系車(chē)等則是按照功能和區域來(lái)進(jìn)行分段。

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

其次有優(yōu)勢的就是日系汽車(chē)的分區域分段式線(xiàn)束布置，由于日系車(chē)在線(xiàn)束設計分區設計概念上比較成熟，車(chē)身上的設計也是趨于模塊化，線(xiàn)束的連接、線(xiàn)束的布置，都能在一個(gè)比較優(yōu)化的設計下進(jìn)行。由于設計的模塊化做的比較好，長(cháng)時(shí)間下來(lái)，其線(xiàn)束的固定，連接都采用了輕量化的想法。其線(xiàn)束總體質(zhì)量也是比較輕的。

1、底板線(xiàn)束布置對輕量化的影響

底板線(xiàn)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，每種布置對線(xiàn)束的輕量化也是有一定的影響，根據線(xiàn)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(chē)身地板上，車(chē)身地板上的這些線(xiàn)束的連接件以及固定支架的重量對線(xiàn)束來(lái)說(shuō)也是很客觀(guān)的。以下描述了的各個(gè)布置對整車(chē)輕量化影響。

H型布置的是線(xiàn)束布置中較好的一種布置方式，因為H型的線(xiàn)束布置型式照顧到整車(chē)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(xiàn)束兩端都進(jìn)行了連接，對接接插件的空間預留量很大，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(xiàn)束和儀表板線(xiàn)束只留一個(gè)接口，其線(xiàn)束兩端接口集成為一個(gè)，線(xiàn)束與地板對接處的集成度高，空間預留緊湊，能一定程度地減輕地板線(xiàn)束重量，但如果對設計前期定義比較好，未來(lái)改動(dòng)不大的情況下去考慮這種方式比較好。

2、機艙線(xiàn)束布置對輕量化的影響

發(fā)動(dòng)機艙線(xiàn)束的布置也分H型布置，C型布置，F型型布置。由于機艙保險絲、繼電器盒一般來(lái)說(shuō)是集成在發(fā)動(dòng)機艙線(xiàn)束上的，如日系的豐田RAV4車(chē)采用H型布置，且保險絲盒用到兩個(gè)，線(xiàn)束由于需要在前圍上開(kāi)兩個(gè)孔，同時(shí)需要和儀表板線(xiàn)束上對接，從零件數量上來(lái)說(shuō)，這樣的布置方式生產(chǎn)出來(lái)的線(xiàn)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(kāi)一個(gè)孔，同時(shí)僅采用一個(gè)保險絲、繼電器盒的設計，在發(fā)動(dòng)機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)節省一定的線(xiàn)束部件及導線(xiàn)長(cháng)度。

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

汽車(chē)線(xiàn)束輕量化的發(fā)展趨勢

目前，CAN數據總線(xiàn)的廣泛應用，使線(xiàn)束的接線(xiàn)更簡(jiǎn)化、結構更緊湊， 既可減輕重量, 又能降低成本，因此也成為線(xiàn)束輕量化的一種發(fā)展趨勢。

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