浅谈汽车线束防水设计.pdf

35Designresearch/设计研究汽车电器2 0 2 3年第8 期浅谈汽车线束防水设计卫强，吕自国，陈伟，张坤（天海汽车电子集团股份有限公司研究院，河南鹤壁【摘要】防水性能是线束设计中至关重要的一项。本文浅谈汽车线束的防水设计，为设计人员提供参考，以便能尽量减少防水失效的案例发生。【关键词】汽车；线束；防水中图分类号：U463.62(Tianhai Auto Electronics Group Co.,Ltd.,Hebi 458030,China)Abstract)Waterproof performance is a crucial aspect in wiring harness design.This article discusses thewaterproof design of automotive wiring harnesses,providing reference for designers to minimize the occurrence ofwaterproof failure cases.Key words automobile;wiring harness;waterproof作者简介卫强（19 8 2 一），男，高级工程师，线束研发中心技术总监。汽车线束作为汽车电器的神经系统，具有连接整车所有用电器的关键作用。若汽车线束防水设计失效，轻则造成相关电器功能瘫痪，无法正常使用，重则会引起短路起火，威胁到乘客的生命和财产安全，所以防水设计是线束设计中不可忽视的一项内容。本文将从整车的干湿区分布及线束防水设计思路上进行介绍。1整车干湿区分布通常，将前后保线束、前舱线束、底盘线束、4门线束作为湿区线束进行重点设计。如图1所示，整车湿区位置主要集中在红线之间的部分。整车湿区具体位置分布如下所述。1）下车体区域（涉水风险）：“涉水线”指汽车满载状态下以10 km/h的车速行驶时所能正常经过的最深水域的水平面，一般距离地面450 mm左右。涉水线以下区域的线束如前后保线束、前舱线束部分分支、底盘线束等均有涉水风险。2）仪表台区域（冷凝水滴落风险）：主要是指空调风道正下方的部分区域（仪表台下方和中控台通道下方），会有冷凝水滴落的风险。仪表台其他区域，线束设计时通常认为是干区。3）舱内左右后轮罩钣金区域（漏水风险）：对于有天窗的车型，此处需考虑漏水风险。收稿日期：2 0 2 3-0 1-0 3458030)文献标志码：A文章编号：10 0 3-8 6 39(2 0 2 3)0 8-0 0 35-0 2Discussion on Automobile Harness Waterproof DesignWEI Qiang,LV Zi-guo,CHEN Wei,ZHANG Kun外侧、前端模块内外侧等。5）前围板内侧（淋水风险）：汽车前风挡贴膜时，大量水从仪表台及钣金缝隙流人A柱钣金及内侧前围钣金。2湿区的线束防水设计思路2.1连接器1）湿区应首先选用防水连接器。一般汽车线束防水连接器防水等级不低于IP67，防水连接器在水深1m的水压处浸泡30 min，连接器内部的电气性能仍可以保持正常，不影响使用。图2 为防水与非防水连接器实物图。图1整车湿区位置示意(a）防水连接器图2 防水与非防水连接器实物图2）连接器相关的其它附件如密封圈、防水栓、盲堵、导线等要与连接器适配。密封圈可以保证线束连接器和用电器之间的密封性。防水栓、盲堵和连接器之间的过盈配合可有效防止水从连接器孔位渗人。导线和防水栓之间过盈配合，防止水从导线表皮渗人内部端子。3）要留意选配方案的盲堵：同一款车型通常会包含多个配置，如一个10 pin连接器，若高配车型需要用到10 根导4）前舱指定区域（淋水风险）：当雨淋或洗车时，水流入前舱盖缝隙，缝隙正下方区域会有淋水风险，具体包括流水槽内侧、左右减振塔内侧、左右纵梁上方、左右纵梁（b）非防水连接器设计研究/Design research36AutoelectricpartsNo.08,2023线，低配车型只需要8 根导线。因此在生产低配车型时，需要把空余的2 个孔用盲堵密封住。2.2卡点（焊点）前舱、前后保、底盘、4门全区域打卡处或焊接处需要用双壁（带胶）热缩管密封，生产时需保证烤缩完成后热熔胶肉眼可见溢出热缩管，以保证打卡（焊接）线之间完全密封无缝隙。卡点（焊点）热熔胶密封示意如图3所示。2.3导线发动机内部、变速器内部等区域的线束长期处于浸水区，该区域导线需选用耐水解的导线。一般TPE、T PU、铁氟龙材质的线皮具有更好的耐水解性，如FLR13Y型号的导线。2.4橡胶件线束从干湿区之间过孔，通过橡胶件的弹性和车身钣金过盈配合不留缝隙，并用防水泥填充线束和橡胶件之间的间隙，保证密封效果。一般前舱线束防火墙过孔、门线束干湿区过孔、车身线束尾灯分支过孔、车身线束底盘线束（EPB分支、轮速分支）过孔等需要橡胶件密封防水。图4为门线束橡胶件过孔示意图。2.5卡扣1）干湿区分界，如底盘钣金和前舱防火墙钣金处，通常选用螺柱型卡扣（图5），以避免干区和湿区之间开孔留缝，水滴从孔渗人。图5螺柱型卡扣2）若干区和湿区之间实在无法避免开孔，需选用带海绵垫的防水卡扣（图6），海绵垫高度一般不小于3.5mm。通常，门线束上会选用带海绵垫的防水卡扣。2.6端子湿区的搭铁端子需用双壁热缩管密封（图7），而电缆端子除需用双壁热缩管以外，压接部位还需要塘锡。3整车线束布置3.1安装孔的要求1）橡胶件和防水卡扣的安装孔，要求孔周边有大于橡胶件、卡扣轮廓的平面，以保证线束零件能紧密贴合在钣金上，不留缝隙。对角线长度超过40 mm的钣金孔，如前舱线束防火图3卡点（焊点）热熔胶密封示意墙主过孔处，推荐钣金进行翻边设计，以保证橡胶件的密封性。2）跨配置差异的干湿区孔，需留意堵孔。如：门钣金、钣金外侧为湿区，钣金内侧为干区；满配车型时门上有2 个摄像头，需要2 个防水卡扣固定；低配车型上若只有1个摄像头，此时门钣金上有2 个孔，需把另外1个高配时用的孔堵住，防止水从湿区流人干区。3.2连接器要求1）湿区连接器不能口朝天。如前舱的连接器若是进线孔朝天，水流可能会顺着线束分支流人连接器内部。湿区连接器示意图如图8 所示，图中右上角的连此处填充防水泥橡胶件图4门线束橡胶件过孔示意图图6 带海绵垫的防水卡扣图7 湿区的搭铁端子密封示意图接器，有进水风险。2）空调管路最低点下方不能布置连接器，也不能有下行的线束分支，防止引流到连接器。3）空调冷管下方不能有连接器，防止冷凝水滴落在连接器上。3.3熔断丝盒1）熔断丝盒最低面距离地面的高度应大于6 0 0 mm，避免一般情况下的泡水风险。2）熔断丝盒的底盖需要有漏水孔。3）其它搭铁端子要利用空间位置，避免出现水由于自身重力向下汇集形成积水区。3.4干高湿低原则线束整体满足干高湿低的原则。以橡胶件为例，以橡胶件为起始点，橡胶件湿区侧线束走向需下行，干区侧走向需上行，防止湿区水通过导线引流至干区，如图9 所示。3.5线束在排水点最低处整车排水点附近的线束，如门线束和前后保线束，布置上需固定走向，设计最低滴水点，将雨水图8 湿区连接器示意图干区湿区图9橡胶件干湿区分布示意图（下转第39 页）39Designresearch/设计研究汽车电器2 0 2 3年第8 期Lokatep纽对整车数据进行管理，通过网络柔性化相关技术开发实现系统功能扩展，构建一个高效、安全车载网络平台，实现整车内部以及车辆与外部间信息交互。柔性化网络设计如图4所示。应用程序SOCComputingvideointerface Module应用积序MCUsCompasingUnitCore-g Coro-5 Gore-4Core-Core-2Coro-3CLADCSMJMenEEPROMFash诊断服务Service.Request82网络层接口服务网络层接口服务N_Service.RequestN_Service.Confirm7网络层15数据链路层接口服务数据链路层接口服务数据链路层接口服务L,Service.RequestL_Service.Confirm数据链路发送电平信号回读电平信号3）通过对软硬件的分层模块化设计实现系统功能快速迭代。域控的电子电气架构以计算集中化、软硬件解耦、平台标准化、功能定制化为汽车控制系统的设计理念，形成中央计算-层-区的实时高性能计算平台，构建服务导向的系统架构。其中，软件架构（图5）根据相应功能域重新分类集成，以提供服务为导向，在每种硬件上运行不同操作系统，建立软硬件的分层模块化设计，将软件系统从分散的控制器中剥离出来并重新集成在相应的域控制器中。硬件架构（图6）设计高性能的硬件平台，具备CAN、Fl e x r a y、Ethernet、LVD S、CSI等通信接口，使用RTOS，实现高性能计算。通过软硬件解耦，设计标准的分层模块化软件架构，提升硬件系统扩展性、灵活性，设计平台化的软硬件系统ComponentComponontRuntime EnvironmentSystem ServicesMemory ServicesOrhoareDeviceMenmoryHardwareAbstractlonAbstractionMicrocontrollerMemoryDriversDriversMicrocontroller图5软件架构诊断服务。Service.ReqConfr16应用层网络层接口服务N_Service.lndicationL_Service.lndication接收电平信号13图4柔性化网络设计Application LayerConponentCammunicationt/OHardwareAbsttactionServicesCommunicationHardwareAbstractionCommunicat:anDrivers诊断服务Service.Confim诊断服务Service.IndicationService.Response8网络层接口服务网络层接口服务N_Service.indicationN_Service.Reques网线数据链路层接口服务数据链路层接口服务L_Service.IndicationL_Service.Request6数据路Response?回读电平信号5Request,VoDrivers诊断服务应用1610网络层接口服务N_Service.Confirm数据链路层接口服乡L_Service.Confirn发送电平信号接收电平信号13CorponentComplexDrivers诊断服务Service.RspConfinFlash方案，实现控制系统的快速迭代。4总结基于域控的新一代电子电气架构从功能、安全、网络和控制技术层面展开开发，形成了包括底盘动力域、智能座舱域、智能驾驶域、网联协同域及能量管理域在内的商用车电子电气域控架构方案，实现车辆控制流、信息流、能量流的融合，整体方案在成本、网络、可扩展性等方面最优。1）安全层面：建立协同式安全控制技术实现商用车的功能安全、信息安全和主被动安全的安全体系。2）网络层面：构建一个高效、安全车载网络平台，可实现整车内部以及车辆与外部间信息安全交互。其主要是通过关键技术的应用（包括高速车载网络技术、V2X通信技术、远程OTA、中央网关），实现网络管理、信息安全、流量控制、信息共享、协议翻译以及数据加密等功能，使整车构建实时、安全、高速的车载通信系统。3）软硬件技术方面：以计算集中化、软硬件解耦、平台标准化、功能定制化为汽车控制系统的设计理念，形成能够快速迭代的软硬件平台。参考文献：1 王卿海，钱严。整车电子电气架构发展思路剖析 汽车实用技术，2 0 2 1，46（16)：19 8-2 0 9.2 贾文伟，徐匡一，王海波，等智能汽车电子架构分析与研究 J.时代汽车，2 0 2 0（4)：43-46.3 刘佳熙，丁锋。面向未来汽车电子电气架构的域控制器平台 .汽车电子，2 0 19(9)：8 2-8 7.DOR图6 石硬件架构(编辑凌波）(上接第36 页)排到车外，如图10 所示。若线束无法保证将雨水通过排水点排到车外，雨水可能会沿着重力的方向顺着线束分支流人连接器，进而导致用电器进水失效。4工艺要求工艺要求是设计要求的补充，如双壁热缩管需要溢胶，分支点处需要交叉缠绕，部分连接器尾端需要注塑等。整体策略是湿区线束铜丝、屏蔽层、端子、卡点等密封不暴露在外。5结语防水性能作为线束设计中至关重要的一项，在设计中要综合考虑线束周边环境、生产工艺、汽车行驶工况、售最低后与维修等因素，且设计完成后还要经过实验验证和耐久滴水点车状态跟踪，以保证设计的可靠性，尽量减少防水失效的图10线束最低滴水点示意图案例发生。(编辑凌波）