隨著汽車電氣裝備的增加，整車的電氣功能和功能配置日益復(fù)雜，對電線束的設(shè)計(jì)是否合理及最優(yōu)的要求逐漸提高。同時(shí)，在整車成本逐漸下降的趨勢下，電線束的成本壓力也逐漸增大。鑒于上述原因，驗(yàn)證電線束設(shè)計(jì)是否合理，如何優(yōu)化電線束系統(tǒng)使之達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)，這兩項(xiàng)工作的關(guān)注度逐漸提高。

本文介紹電線束系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的主要方式， 詳細(xì)講解線束走向驗(yàn)證、配電設(shè)計(jì)驗(yàn)證、搭鐵設(shè)計(jì)驗(yàn)證、電壓降測試等幾方面的驗(yàn)證方法。分別從電線束設(shè)計(jì)驗(yàn)證的必要性、設(shè)計(jì)驗(yàn)證的幾種方式、電線束系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的主要方法3個(gè)方面重點(diǎn)論述，同時(shí)結(jié)合實(shí)例，對電線束設(shè)計(jì)驗(yàn)證進(jìn)行部分深入講解。

1 電線束系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的必要性

電線束連接車輛上所有的控制器、執(zhí)行器、傳感器，在整車中承擔(dān)著電源分配、信號傳遞的作用。拿人體做類比，電線束相當(dāng)于車輛中的血管和神經(jīng)系統(tǒng)，因此，電線束設(shè)計(jì)是否合理，直接影響到整車的電氣功能安全性及車輛使用可靠性。

如果電線束設(shè)計(jì)不合理，無法滿足實(shí)車負(fù)載的要求，那么會(huì)出現(xiàn)熔斷絲壽命過短、熔斷絲異常熔斷、導(dǎo)線過載發(fā)煙甚至起火等事故。

如果電線束設(shè)計(jì)冗余量過大，則不利于整車成本控制，不利于整車質(zhì)量及燃油經(jīng)濟(jì)性。

綜上，電線束設(shè)計(jì)合理、合適，電線束設(shè)計(jì)最優(yōu)化，成為越來越多的主機(jī)廠和線束廠商關(guān)注的重點(diǎn)。

結(jié)合產(chǎn)品正向開發(fā)模式，通過設(shè)計(jì)-驗(yàn)證-優(yōu)化的閉環(huán)方式（圖1）使整個(gè)設(shè)計(jì)過程完整、可控、最優(yōu)。

2 電線束設(shè)計(jì)驗(yàn)證發(fā)展及分類

設(shè)計(jì)驗(yàn)證也可稱作“DV試驗(yàn)”，DV，即Design Verification。

電線束的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，主要通過測試來驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性，而隨著CATIA、CHS、IPS等軟件的普及和利用率逐漸提高，部分驗(yàn)證工作也可以通過系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)。

按測試工具分類，設(shè)計(jì)驗(yàn)證可以分為：軟件仿真、臺(tái)架試驗(yàn)、實(shí)車測試3種方式。

1） 軟件仿真，優(yōu)勢是可以在正向設(shè)計(jì)階段實(shí)施。通過軟件仿真驗(yàn)證線束裝配性是否合理，整車線束拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否合適，配電原理設(shè)計(jì)及電器件布置是否合理等。但是軟件仿真都是通過計(jì)算的參數(shù)進(jìn)行模擬仿真，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)車情況和實(shí)際車輛使用各類工況的測試驗(yàn)證。

2） 臺(tái)架測試，一般在電器件C樣件階段實(shí)施，此時(shí)電器件的功能完善，狀態(tài)接近于量產(chǎn)樣件，性能比較穩(wěn)定，測試結(jié)果可靠性高。在電氣臺(tái)架上，通過臺(tái)架模擬實(shí)車用電器的使用工況，來針對實(shí)際零件測試，具有測試結(jié)果可靠性高、接近實(shí)車工況的優(yōu)點(diǎn)，但是在臺(tái)架上無法完成線束走向布置檢查，部分實(shí)車條件無法模擬（例如整車搭鐵點(diǎn)電流分布情況）。

3） 實(shí)車測試，一般在電器件C樣件且整車OTS狀態(tài)時(shí)實(shí)施。實(shí)車測試兼顧了線束布置驗(yàn)證和配電設(shè)計(jì)驗(yàn)證兩方面，可以實(shí)現(xiàn)電線束系統(tǒng)的實(shí)車布置合理性評估、配電設(shè)計(jì)驗(yàn)證、搭鐵點(diǎn)電流分布等設(shè)計(jì)驗(yàn)證。但是實(shí)車測試需要整車資源，在投資上也是最高的。實(shí)車測試中，會(huì)發(fā)生過載或?yàn)E用電氣功能等情況，對車輛也有損害，測試后車輛一般都會(huì)報(bào)廢，資源重復(fù)使用率不高。

表1總結(jié)了各個(gè)測試方法的優(yōu)劣，目前大多數(shù)主機(jī)廠都會(huì)采取臺(tái)架測試，少數(shù)主機(jī)廠會(huì)采用實(shí)車測試。

3 電線束設(shè)計(jì)驗(yàn)證測試項(xiàng)目介紹

電線束設(shè)計(jì)驗(yàn)證測試項(xiàng)目主要可以分為兩大類：線束布置方案驗(yàn)證、配電原理設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

再根據(jù)測試項(xiàng)目細(xì)化，形成圖2形式的測試項(xiàng)目列表。

3.1 走向檢查

在軟件仿真或?qū)嵻嚑顟B(tài)下進(jìn)行線束走向檢查，主要檢查線束外保護(hù)設(shè)計(jì)合理性，可以通過整車分區(qū)，分別對各區(qū)域展開針對性內(nèi)容的檢查。表2為線束走向檢查項(xiàng)目舉例。

3.2 裝配性

針對某些存在線束連接裝配的位置檢查線束裝配性（例如保險(xiǎn)杠線束與車身連接的過程、發(fā)動(dòng)機(jī)線束與前艙線束連接的過程），整車電線束方便裝配，經(jīng)常維修處便于拆卸為裝配性合理的表現(xiàn)。

3.3 電氣負(fù)載測試

電氣負(fù)載測試主要驗(yàn)證負(fù)載與導(dǎo)線、熔斷絲的匹配關(guān)系是否合適。通常在臺(tái)架或?qū)嵻嚿蠝y試，在車輛起動(dòng)后發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)輸出電壓的情況下（智能發(fā)電機(jī)可按額定電壓輸出范圍的平均值設(shè)定或按商討而定），不同的工況下，記錄各個(gè)負(fù)載正常工作的電流，部分電機(jī)類負(fù)載要額外記錄堵轉(zhuǎn)電流、PTC保護(hù)時(shí)間等。通過實(shí)際測試得到的結(jié)果，與導(dǎo)線線徑、熔斷絲類型進(jìn)行對比，確認(rèn)熔斷絲、導(dǎo)線的選擇是否合適。

舉例：在某車型項(xiàng)目中，測得喇叭的正常工作電流為10.3 A，最大電流為11.88 A。喇叭的供電回路設(shè)計(jì)狀態(tài)為：MINI熔斷絲10 A，配1.0 mm2的導(dǎo)線。

查閱喇叭ICD文件，文件中提供的測算工作電流為6 A，遠(yuǎn)小于實(shí)測電流10 A。通過實(shí)際測試，發(fā)現(xiàn)喇叭工作的正常電流已經(jīng)超過MINI熔斷絲的額定容量了，但是由于喇叭是短時(shí)工作負(fù)載，根據(jù)I2t的熱量積分，熔斷絲不會(huì)在喇叭工作一次后馬上熔斷，而會(huì)在喇叭工作若干次，累積效果達(dá)到熔斷條件后，熔斷絲再熔斷。這樣設(shè)計(jì)的直接后果是：熔斷絲的壽命非常短，用戶在實(shí)際使用車輛過程中要頻繁更換熔斷絲。

綜上，結(jié)合測試結(jié)果對配電設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，選用MINI型15 A熔斷絲，以規(guī)避上述問題。

3.4 電線短路測試

電線短路測試主要驗(yàn)證導(dǎo)線與熔斷絲的匹配關(guān)系是否合適。通常在臺(tái)架或?qū)嵻嚿蠝y試，在負(fù)載正常工作的條件下，對供電回路直接短路或過載，檢查在測試過程中熔斷絲是否及時(shí)熔斷，保護(hù)導(dǎo)線。

過載測試時(shí)，使用電氣負(fù)載正常工作電流值的135%和200%作為過載電流測試，同樣需要確保導(dǎo)線溫升在合理范圍內(nèi)的時(shí)期內(nèi)，熔斷絲需及時(shí)熔斷；或在過載過程中，控制器／ 執(zhí)行器及時(shí)啟動(dòng)過載保護(hù)，避免過載電流持續(xù)出現(xiàn)。

舉例：在某車型項(xiàng)目中，在進(jìn)行鼓風(fēng)機(jī)回路135%過載時(shí)，發(fā)現(xiàn)在熔斷絲熔斷前，鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊被燒壞。
經(jīng)檢查，調(diào)速模塊內(nèi)部僅為調(diào)速電阻，而鼓風(fēng)機(jī)和調(diào)速模塊均沒有過載保護(hù)裝置，在過載時(shí)，調(diào)速電阻溫升速度比導(dǎo)線快很多，在導(dǎo)線發(fā)煙和熔斷絲熔斷前，調(diào)速電阻燒毀。

出現(xiàn)上述問題后，在鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)設(shè)置過載檢測裝置，出現(xiàn)過載時(shí)及時(shí)切斷電流，避免調(diào)速電阻燒毀。

3.5 搭鐵系統(tǒng)測試

搭鐵系統(tǒng)測試主要驗(yàn)證線束搭鐵點(diǎn)的電流分布情況，搭鐵點(diǎn)出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)的故障現(xiàn)象，是否存在反向電流或潛通路，是否出現(xiàn)嚴(yán)重的電氣功能故障，避免發(fā)生蝴蝶效應(yīng)或嚴(yán)重危害駕駛安全的故障現(xiàn)象。通常在實(shí)車上測試，在負(fù)載正常工作的條件下，對各個(gè)搭鐵點(diǎn)的電流分布進(jìn)行測試，記錄電流分布情況，分析電流與導(dǎo)線的匹配關(guān)系，各個(gè)搭鐵點(diǎn)的電勢是否相等。

上述測試完成后，打開整車所有負(fù)載，單獨(dú)拆除每個(gè)搭鐵點(diǎn)，觀察車輛在搭鐵失效時(shí)是否存在異?，F(xiàn)象，測量被拆除搭鐵點(diǎn)上是否存在反向電流，如果存在反向電流，結(jié)合電氣原理圖分析電流產(chǎn)生的原因。

對于預(yù)防搭鐵松動(dòng)，可以采用加強(qiáng)裝配工藝檢查，或使用環(huán)路搭鐵的方式進(jìn)行預(yù)防，這里篇幅有限，就不展開說明了。

3.6 電壓降測試

電壓降測試主要驗(yàn)證配電回路到用電器的接口處的電壓是否符合用電器的電壓要求。一般來說，汽車上的用電器電壓范圍比較寬泛，例如9~16 V都可以正常工作，此時(shí)電壓降測試的意義并不能很好體現(xiàn)。但是對于具有怠速啟停的車輛，停機(jī)后再起動(dòng)時(shí)電壓會(huì)急劇下降，此時(shí)就要確認(rèn)好所有的用電器都能正常工作而不掉電。

對于滿足用電器的供電電壓需求，但是壓降過大的線束回路，也要進(jìn)行檢查，盡可能消除壓降，盡可能減少因線束回路引起的電能損耗。

4 總結(jié)

從產(chǎn)品正向開發(fā)的角度出發(fā)，電線束設(shè)計(jì)驗(yàn)證的相關(guān)測試工作可以使開發(fā)設(shè)計(jì)工作形成閉環(huán)；從產(chǎn)品優(yōu)化的角度出發(fā)，結(jié)合實(shí)際零件和實(shí)車的測試，可以有效實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證及設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。隨著設(shè)計(jì)品質(zhì)的不斷
提高，設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作逐漸向前期驗(yàn)證、系統(tǒng)仿真驗(yàn)證的方向發(fā)展。

審核編輯：湯梓紅