摘 要：線束是汽車重要的零部件，是汽車傳統、笨重但不可或缺的神經網絡。面對全新的車型和架構，本文梳理了如何從無到有進行汽車線束3D 設計的過程。

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前 言

現代汽車電氣化、智能化程度在不斷提高，但不論是傳統的電器架構、還是集成度不斷提高的智能汽車，電源的提供、信號的傳輸、用電器的驅動都需要通過汽車線束來實現。據統計，整車的汽車線束尺寸從100 米到5000 米不等，總重量甚至可以達到40 公斤。可見，線束是汽車傳統、笨重但不可或缺的神經網絡。線束的設計貫穿汽車設計的全過程，是汽車設計中非常重要的零部件。

數字化時代，新的用戶需求和新技術正在推動汽車產品形態的重塑，未來汽車將擁有全新的架構、強大的感知系統、能源系統、驅動執行系統和計算平臺。面對全新的車型和架構，本文梳理了如何從無到有進行汽車線束3D 設計的過程。

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線束3D 設計的目標

汽車線束3D 設計是指為汽車上設計出集成度較高的、能夠達到功能、維修裝配可行性和性能要求的線纜連接方案，包括集成線纜的走向、固定方式、保護方式。要求成品零部件既能夠實現與電相關的整車功能，且更重要的是保證使用過程中的耐久性、可靠性。

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線束3D 設計步驟

3.1　電子電器架構分析

分析電子電器架構（ElectronicEngineering架構，以下簡稱EE 架構），提取電子電氣系統的總布置方案中與線束有關的信息。

作為線束工程師，應該通過整車EE 架構，如圖1 示意的目前常見的第三代分布式獨立網關架構，了解整車物理架構，即硬件拓撲設計、電氣模塊之間的連接關系，識別出模塊化和集中化的關鍵中心控制器或者域控制器、網絡通訊（包括CANFD、CAN、LIN 等）的種類、數量和交互關系。

以中心控制器或者域控制器為中心，向子控制器逐步細化，進而形成基于EE 架構的“線束拓撲圖”和電源分配方案，做到心中有數，作為后續設計工作的指導。

3.2　電氣原理梳理

電氣原理圖是線束3D 設計的重要基礎和依據。完整的電氣原理圖應該包含所有用電的元器件、每個用電器的所有回路的功能描述、回路的接線信息、回路的輸入和輸出方向、各個回路的線徑，以及電源和接地分配。

根據電氣原理圖，可以用表格梳理元器件的種類與數量、搭鐵信息，并作為3D布置的指導，避免布置設計時有遺漏。

3.3　線束總成分塊

根據全新車型的信息，結合整車成本、裝配線規劃，對線束總成進行分塊，傳統的線束總成如表2 所示。

為了減少線束成本且考慮到整車輕量化，傳統的線束有集成的趨勢。集成之后會影響裝配性，但就目前電子電器架構和控制器的進一步智能化、集中化，線束集成會成為大的趨勢。

線束總成分塊后要考慮各個總成之間的對接，包括對接位置、裝配可行性，并根據對接回路數量、端子寬度、振動級別、防水要求，進行對接連接器的選型。全新車型的對接連接器盡量形成模塊化方案，便于該平臺后續車型的開發。

3.4　用電器初步位置確認

根據總布置方案和電氣原理圖，確認電源（蓄電池）和用電器的布置位置。特別關注的是中心控制器、域控制器和電源，以其為中心，向子控制器發散，在盡可能的情況下，就近布置能減少線束成本、有利于輕量化。就蓄電池而言，常見的有放在前發動機艙或行李箱兩種方案，根據需要，也可能設置主蓄電池和輔助蓄電池。蓄電池位置和數量的確定，對于電源的總方案有決定性的作用，需要在設計前期進行綜合的評估和考量。

3.5　線束走向布局

線束3D 布置應該先確認主干線束，再設計分支。一般把回路最多、直徑最粗的線束作為主干回路。首先連接電源和主要控制器、大線徑控制器，并根據整車車身造型找到主線的大致走向。主干走向與線束加工、線束裝配環節息息相關。大體走向布置可以參考成熟車型，再結合新車型的車身和用電器情況進行調整。常見的儀表線走向為依附管梁，前艙線束沿著發動機艙上蓋下邊緣，底盤走向主要有H 型、Z 型，左右前門為干濕區穿孔，背門采用橡膠件穿孔等。

確認主線走向之后，根據主線走向和用電器布置，進一步設計分支走向。思路是連接主干與分支連接器，梳理形成枝干線束和末端分支。末端線束分支不可過長或過短，在100mm 到200mm 之間為宜。如末端用電器為振動源，則末端線束必須設置有固定點，防止連接器振動受力。在線束走向的設計過程中，如有困難，需要盡早對用電器位置進行協商調整。

3.6　線束布置細化，固定方式確認

細化線束主干和分支設計，確認實際的固定方式，要求固定牢固、具有安裝可行性。有以下基本要求，連接器不能直接和振動的零部件連接，連接器尾端離最近的固定點距離不大于300mm，固定點之間距離在300mm 以內。固定方式的選擇要牢固、區分是否能旋轉。是否有干涉。

常用有如下固定卡方案：（表3）推薦使用7×12 的腰型卡， 有順線束和與線束垂直兩種方向，具有可導向、可限位、成本低的優勢。圓形卡和松樹卡也具有便于安裝的優勢，適用于需要靈活轉動、或對導向要求不高的情況。一字卡和T 型卡、L 型卡可以對線束進行導向和隔離作用，但需要考慮線束受力不可過大。螺柱卡常用于繞開螺柱的布置位置，但具有易轉到的弊端，需要評估是否會造成干涉。

鈑金卡和C 型卡也可以對線束進行隔離防止干涉，但需要考慮防腐等級與環境的匹配性，同時要注意實際安裝時卡接位置沒有限位，可能對線束的走向造成影響，避免無法起到隔離的作用。

3.7　包扎方式設計

根據線束布置、線束所處環境，進行包覆方式的選擇。選擇方式可參照表４。

3.8　設計檢查

對整車線束布置進行涵蓋線束專業、工藝部門、對手件部門、總布置部門的評審。對照設計檢查清單進行評審。設計檢查清單及基本設計規則列舉如表５：

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總 結

線束設計是非常繁瑣且細致度要求較高的工作。整個開發過程中還需要結合樣件裝配情況、試驗驗證情況、動態情況，對走向或長度進行不斷的優化和更新。

《時代汽車》，作者：付蕓菲

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