線束是整車電器的神經系統,對整車電器功能的實現起著至關重要的作用。整車的用電安全一直是各汽車生產廠家最關注的問題,各個區域的工作環境都可能對線束產生影響,防水性是線束設計中不容忽視的一項內容,因此,本文將對線束的防水設計做簡要分析。
1 整車乾溼區分佈
汽車涉水深度是指汽車所能透過的最深水域,也是安全深度。涉水線以下及發動機艙的區域稱為溼區,相對的把安裝在駕駛室、乘員室、行李艙內等部位的電線束不需做特殊防水防護處理的區域稱為幹區。為提高整車的涉水透過性和整車安全性,在進行電氣系統設計時應充分考慮整車的涉水深度,並將整車關鍵的電器件佈置在幹區。
2 線束佈置
根據整車的乾溼區分佈情況,我們將整車線束分為以下幾個部分:前艙線束、動力總成線束、儀表線束、室內線束、頂棚線束、四門線束及背門線束。根據整車的乾溼區分佈情況,前艙線束、動力總成線束及四門線束位於溼區,此部分錢束需做防水防護處理,並且與室內相連的部分應使用橡膠件進行密封。其餘線束位於幹區,接外掛不用選用防水型, 但與外界連線時為了防止水進人室內也應做相應的防水處理。
3 線束防水設計
3.1 線束纏繞方式
整車線束的纏繞方式分為四種, 半封裝繞法、粗繞法、雙繞法以及2/3 封裝繞法。其中整車線束多采用半封裝繞法或粗繞法,所謂的半封裝繞法及將電線捆成一捆,絕緣膠帶的寬度大約1/2倍纏繞,要求看不見中間電線、絕緣膠帶貼上面不外露;而粗繞法則是將電線捆成一捆,絕緣膠帶的間距寬度為膠頻寬度的0至1.5倍纏繞,要求絕緣膠帶貼上面不外露。
前艙線束、動力總成線束直接和外界接觸,需做特殊防水處理,線束要求採用半封裝繞法;下雨或洗車的工況下門線束有大機率會接觸到水, 故門線束同樣需要做特殊防水處理,要求採用半封裝繞法,以防止水進人線束造成短路影響整車安全。對於需做特殊防水處理的線束,其分支處需進行交叉纏繞,要求不能裸露線束;外加防水膠圈及過孔膠套的區域,要求線束先進行半封裝繞法,再對膠圈或膠套和線束進行雙繞法。
由於線束纏繞對防水至關重要,所以必須要求線束廠家按要求進行纏繞,以保證整車用電安全。
3.2 防水接外掛的選用
整車接外掛的作用主要有兩點,一是實現和電器件的對接, 保證訊號傳遞的可靠性, 同時保證絕緣和防止短路;二是利用接外掛自身帶有定位卡子, 可防止接外掛產生運動。
原則上駕駛室外的接外掛需採用防水型,例如:發動機艙內的接外掛需選擇帶防水橡膠密封塞的。由於密封的影響,防水型接外掛工作時會在接觸點產生熱量,導致溫升,一般認為防水接外掛的工作溫度等於環境溫度與接點溫升之和。所以在選用防水接外掛時要兼顧其耐溫特性。
3.3 密封
密封包括線束內聯點、搭鐵點及過孔防護。由於虹吸現象,當電器模組工作時內部溫度會上升,當其停止工作後溫度會逐漸下降,導致內部壓力減小,從密封不不嚴處滲人線束中的水,在壓差作用下順著多股銅導線間的縫隙滲人電器模組,引起電器模組故障。應對此現象除使用防水接外掛外,對於線束內聯點和搭鐵點進行密封也是必要的,最常見的方式是使用帶膠熱縮管進行密封。
線束需要穿過車身鈑金孔時須加橡膠保護套進行防護,建議過盈量在對於大於40mm的孔,需進行翻邊設計,主要起到保護線束、防水和密封等作用。
一般情況有兩種過孔形式,一種是簡單叛金孔,並不涉及運動件,此時要注意過孔前後線束的相對位置,要求室外部分線束髙度低於室內線束;對於涉及運動件時要充分考慮橡膠件和介面的設計,保證在運動過程中不產生干涉和摩擦的前提下,考慮橡膠件的密封和孔德相對位置, 儘量使室外的孔低於連線室內的鈑金孔。
3.4 線束佈置防護
電器系統進水最主要的一點就是水依靠自身重力滲入電器系統,除採用常規的防水材料進行防護外,透過合理的三維佈置也可實現防水功能。首先,整車搭鐵是防水較薄弱的環節,容易使水滲入電器系統,所以從設計前期就要充分考慮整車電器的佈局,須使電器的安裝點高於搭鐵點,且搭鐵線束安裝方向向下,這樣便可以利用安裝位置的最佳化有效解決因水自身重力引起的滲水問題;其次是距整車排水點較近的線束佈置,例如門線束及後保線束,因會有雨水滴落到線束上,故此部分的線束需固定其走向設定最低點,使滴落到線束上的水依託線束流到車外, 從而達到保護電器系統的目的。
4 結束語
隨著汽車電子的飛速發展,整車電氣日漸增多,整車的安全性和穩定性就變的越來越重要,作為整車神經系統線束的安全設計,不僅要依託傳統技術,更要不斷探索和學習新技術。