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線束輕量化

近年來，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)展趨勢對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。

自2005年以來，銅價飚升，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，這在過去是從未發(fā)生過的，說明銅價上漲影響已非常大。

目前法國汽車工業(yè)已開始使用鋁芯導(dǎo)線，德國汽車工業(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。

不過我們可以采用符合部分現(xiàn)行法國標(biāo)準(zhǔn)(NF)的汽車銅包鋁鎂導(dǎo)線來減輕整車 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度會相當(dāng)于2200kg純銅線的長度。

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)度方面的問題，一般最小截面積都選擇為0.5mm2。但從目前對日歐車系的線束導(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，在同等單位長度上將節(jié)約30%的重量。

從導(dǎo)線的總成結(jié)構(gòu)來分析，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，全球線束頂級供應(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題，但0.13 mm2的導(dǎo)線的電阻率較大，因此對其所傳輸?shù)男盘栴愋蜕弦锌紤]。德爾福推出的0.13 mm2的導(dǎo)線已經(jīng)在國外的一些車型上已得到了應(yīng)用。但在國內(nèi)由于考慮到安全性、工藝性及使用風(fēng)險性等問題，新的產(chǎn)品并未采用這種新型導(dǎo)線。鑒于銅價的高漲，線束信號傳遞用的導(dǎo)線越來越細(xì)也將成為趨勢。

2、導(dǎo)線截面積選擇時考慮輕量化

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)來分主要有日標(biāo)(AVSS等)、國標(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)量也是相對最輕的。

我們可以將原來笨重的厚皮導(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進(jìn)行信號傳輸，其要求通常是大大的超過了實(shí)際的需求，所以從價格，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，國內(nèi)外開發(fā)的CAN系統(tǒng)均采用0.35平方的雙絞線來進(jìn)行信號傳輸，并完全能保證信號傳輸?shù)谋Ｕ嫘浴?/p>

線束布置時的輕量化考慮

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。其中由于各個整車廠的設(shè)計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)域來進(jìn)行分段。而國內(nèi)、印度、美系車等則是按照功能和區(qū)域來進(jìn)行分段。

從布置的輕量化的角度來考慮，線束的整體式的會比較有優(yōu)勢，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，同時也節(jié)約了連接件的相關(guān)支架。

其次有優(yōu)勢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)計分區(qū)設(shè)計概念上比較成熟，車身上的設(shè)計也是趨于模塊化，線束的連接、線束的布置，都能在一個比較優(yōu)化的設(shè)計下進(jìn)行。由于設(shè)計的模塊化做的比較好，長時間下來，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線束來說也是很客觀的。以下描述了的各個布置對整車輕量化影響。

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接口，其線束兩端接口集成為一個，線束與地板對接處的集成度高，空間預(yù)留緊湊，能一定程度地減輕地板線束重量，但如果對設(shè)計前期定義比較好，未來改動不大的情況下去考慮這種方式比較好。

2、機(jī)艙線束布置對輕量化的影響

發(fā)動機(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)艙保險絲、繼電器盒一般來說是集成在發(fā)動機(jī)艙線束上的，如日系的豐田RAV4車采用H型布置，且保險絲盒用到兩個，線束由于需要在前圍上開兩個孔，同時需要和儀表板線束上對接，從零件數(shù)量上來說，這樣的布置方式生產(chǎn)出來的線束重量最重。

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孔，同時僅采用一個保險絲、繼電器盒的設(shè)計，在發(fā)動機(jī)艙右邊的電器件不多的情況下，C型的布置比較合理，同時節(jié)省一定的線束部件及導(dǎo)線長度。

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

汽車線束輕量化的發(fā)展趨勢

目前，CAN數(shù)據(jù)總線的廣泛應(yīng)用，使線束的接線更簡化、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。

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