电气工程及其自动化毕业设计-汽车电线综述(含外文翻译).doc

1、本科毕业论文（20 届）汽车电线综述所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 哈尔滨理工大学学士学位论文- I -汽车电线综述摘要汽车电线束是连接汽车各个电器与电子设备的重要部件,在电源、开关、电器和电子设备之间传递电信号, 素有汽车神经之称, 是对汽车进行电信号控制的载体。在汽车技术高度发展的今天,特别是20世纪80年代以来, 随着人们对汽车乘坐舒适性、燃油经济性、排放环保性要求的日益提高, 汽车上应用的新装置、新技术不断增多, 使电线束上所用零件不断增加, 重量也由过去的几千克上升到了现在的几十千克, 甚至上百千克。庞大的体积越来越阻碍着整车

2、的发展, 电线束的改进问题也越来越多地受到了人们的关注。本文主要对目前汽车电线的国内外发展情况及线束的选择及材料和工艺的发展进行阐述。关键词 汽车电线 材料 线束选择 发展情况 哈尔滨理工大学学士学位论文- II -Summay of the automotive wireAbstractThe automotive wiring harness is connected to the car electrical and electronic equipment components pass electrical signals between the power supply, swit

3、ches, electrical and electronic equipment, known as the nerve is known of car, the automotive electrical signal to control the carrier. Highly developed in the automotive technology today, especially since the 1980s, with increasing car comfort, fuel economy, emissions and environmental protection r

4、equirements, the application of new devices in the car, the new technology increased, so that parts on the wiring harness the increasing weight increased from a few kilograms in the past tens of kilograms, or even hundreds of kilograms. The huge volume of more and more to impede the vehicle wiring h

5、arness improve more and more by the attention. In this paper, automotive wire at home and abroad, and harness the selection and development of materials and processes described.Keywords automotive wire material harness select the development of the automotive wire哈尔滨理工大学学士学位论文- III -目录摘要 IAbstract I

6、I第 1 章 绪论 .51.1 汽车电线束的发展历程 .51.2 国内外汽车电线的概况 .51.3 课题背景 .6第二章汽车电线的特点 .72.1 现代汽车电线束发展的几个特点 .72.2 汽 车 电 线 的 分 类 .92.3 汽车电线的生产流程 .112.4 常见汽车线束生产工艺不当所造成的影响 .13第 三 章 汽 车 电 线 的 材 料 .143.1 汽车电线包覆材料的发展 .153.2 电线电缆对 PVC 树脂及 PVC 电缆料的要求： .163.3PVC 在电线电缆领域的应用情况 .173.4PVC 在汽车电线领域的应用情况: .173.5 PVC 汽车电缆料的技术进展 .193.

7、6 国际汽车电线标准化状况 .193.7 国内汽车电线标准化状况 .20第四章汽车电线束导线的选择 .214.1 导线类型的选用 .214.2 线种的选择 .224.3 导线耐温等级的选择 .254.4 导线截面积的确定 .254.5 导线和熔断丝的匹配 .264.6 导线颜色的选用 .264.7 导线电压降的计算验证 .28第五章汽车电线目前存在的问题 .28结论 .31致谢 .31参考文献 .32附录 .35新兴的环境，健康和安全问题带涂层的电线电缆行业的相关要求 .37哈尔滨理工大学学士学位论文- 4 -第 1 章 绪论1.1 汽车电线束的发展历程让我们来回顾一下历史, 可以说电线束是与

8、汽车同步诞生的。汽车的初始状态, 结构简单 , 机械控制占主导地位 , 在很长的一段时期内, 人们更着重汽车机械性能方面的研究, 电线束仅作为整车的一个部件, 始终没有得到过重视, 对其技术质量的评价也只是电路的导通与否, 电线束的加工工艺为手工的绞接、焊接、栓接等落后工艺, 其连接器等零件的可靠性、互换性和缺陷的可维修性就更差了。80 年代初, 随着机械制造业的发展, 拉动了压接工艺的进步和成熟, 尤其是全自动压接机的问世, 使电线束的制造技术产生了质和量的飞跃, 电线束的单线抗拉强度大大提高, 机械性能趋于稳定, 压接点的电压降可得到有效控制, 信号在传输过程中的损耗降低, 整车的可靠性成

9、倍提高, 同时电线束的功能由单一的供电回路扩大到信号传递。进入 90 年代后, 除原有的仪表系统、发动机系统、照明系统等日益完善外, 相继出现了安全气囊系统、刹车防抱死系统、中控锁电动门窗系统、防盗系统、电动座椅系统以及汽车音响系统和汽车导航系统等等, 大大提高了汽车的智能和可靠性。然而, 电气系统的增加直接导致了终端电器的增加, 不仅增加了能耗, 信号传输能力也受到了强烈的挑战。解决的办法就是增加电线回路, 使电线、连接器、继电器、传感器等不可避免地剧增, 电线束的重量和体积也达到了汽车难以承受的范围, 一辆中档水平的轿车, 有上百对连接器、数以千计的接点 , 所用的导线总长度达1 500m

10、 2 000m。因此, 提高电线束的信号传输能力和减轻重量自然成为人们探讨和研究的主要课题, 同时也预示了汽车电线束的发展方向 1 。1.2 国内外汽车电线的概况根据权威部门统计，2006 年我国汽车实现产销 700 万辆，国内汽车市场整体增长强劲，成为全球增速最快的市场，中国将超过德国成为仅次于美国和日本的世界第三大汽车生产国，也是全球第二大汽车市场，形成了以长春、上海、广州、北京(天津)、武汉、南京（合肥）、重庆七大汽车产业集群。与此同时，我国汽车出口持续保持高速增长：2003 年整车出口4.3 万辆，2004 年整车出口 7.8 万辆，2005 年整车出口 17 万辆。又据中国汽车工业协

11、会发布的最新统计数字，2006 年中国整车出口更是达到创纪录的 34.3 万辆，是 2003 年整车出口数量的 7.9 倍。汽车工业将成为中国最大的电缆市场国汽车工业的高速发展，将给处于上游产业的电线电缆工业带来福音 2 。汽车工业作为国家支持产业之一，将促使汽车用线量增加。哈尔滨理工大学学士学位论文- 5 -我国加入 WTO 以后，随着汽车零部件的全球采购，给汽车线生产带来机遇和挑战，问题在于国产汽车电线厂家尚不能完全满足汽车线束制造的要求。按每辆汽车平均用电线 2000 元计算，2006 汽车用电线将达到 140 亿元，按每辆汽车电线用无氧铜丝 22.5kg 计算，2006 年整个汽车工业

12、无氧铜丝用量将达到 15 多万吨。另外，汽车用线薄绝缘汽车线、漆包线用量将会增多。 32006 年汽车工业占当年国内生产总值的比例可达 1%。汽车与摩托车行业用线主要有两大类：漆包线与汽车用线。汽车业使漆包线、汽车用线销量大增，预计到 2006 年底，国产汽车用线需求将超过 300 万公里，在今后几年，其需求还将持续 10%左右的增长 4 。汽车线束在车内电子技术含量和数量，逐渐成为评价汽车性能的一项重要指标。随着我国汽车工业的快速发展以及汽车电子行业的兴起，极大的带动了汽车线束行业的发张，也使得汽车线束行业在技术，产量等方面取得了巨大的进步。我国山东的威海，青岛等地是韩国线束企业投资比较集中

13、的地方，一些韩资汽车线束企业在为韩资整车企业配套的同时，还返销韩国。日本矢崎在天津，烟台，汕头分别设立独资或合资企业。在汕头的企业增资扩产，目前已在汕头设立两家企业及两个分厂，累计投资总额 8430万美元。其线束产品主要出口国外。目前在华外资企业已经成为我国线束产品出口的主力，中国已经成为全球汽车线束跨国企业的重要生产基地。伴随着汽车工业的持续发展，我国汽车线束行业必将迎来更大的市场发展空间 5 。1.3 课题背景据专家预测，中国一辆轿车平均用低压电线为 800 米，欧洲一辆轿车平均用低压电线为 1500 米，与车型级别相关。汽车线束市场前景广阔。汽车电线作为汽车制造产业的重要组成部分我国虽然

14、在近年来取得了不小的成果但是同国外先进国家仍有较大差距，所以我们要虚心学习国外的经验和教训，尽量少走弯路，尤其是努力提高制造工艺和技术水平，争取早日成为真正意义的汽车大国。本文主要就汽车电线的国内外发展概况，生产流程制造工艺，材料的使用以及线束的选择，国内汽车电线行业所存在的问题，未来的发展方向进行阐述。哈尔滨理工大学学士学位论文- 6 -第二章汽车电线的特点2.1 现代汽车电线束发展的几个特点1 多 路 传 输 技 术 ： 在 传 统 汽 车 电 线 束 中 , 线 束 的 每 根 电 线 一 端 与 开 关相 接 , 另 一 端 与 用 电 设 备 相 通 , 实 际 上 是 一 根 或

15、多 段 电 线 (为 了 便 于安 装 , 需 要 转 接 ) 传 递 一 个 电 信 号 。 这 种 结 构 型 式 将 导 致 汽 车 上 的 电线 数 目 急 剧 增 加 , 线 束 主 干 多 达 40 根 电 线 , 用 电 设 备 越 多 电 线 也 越 多 。粗 大 的 线 束 不 但 占 用 了 汽 车 上 宝 贵 的 空 间 资 源 , 增 加 了 汽 车 的 重 量 , 而 且 降 低 了 可 靠 性 , 增 加 了 维 修 难 度 , 特 别 是 提 高 了 汽 车 的 成 本 。 为了 解 决 以 上 问 题 , 就 出 现 了 汽 车 电 气 数 据 总 线 这 一

16、结 构 型 式 。 所 谓 的 数据 总 线 就 是 指 在 一 条 数 据 线 上 传 输 多 重 信 号 , 传 递 的 信 号 可 以 被 多 个系 统 共 享 , 避 免 了 单 个 接 线 , 以 最 大 限 度 地 提 高 系 统 整 体 效 率 , 充 分利 用 有 限 资 源 . 。 数 据 总 线 采 用 CAN 协 议 , 这 个 协 议 是 由 福 特 、Internet 与 博 世 公 司 共 同 开 发 的 高 速 汽 车 通 信 协 议 。 CAN 是 Contro llerAI-ea Netw ork (控 制 单 元 区 域 网 络 ) 的 缩 写 , 意 思

17、是 控 制 单 元 通 过网 络 交 换 数 据 。 该 项 新 技 术 的 应 用 ,使 线 束 的 接 线 简 化 、 结 构 紧 凑 , 既 可 减 轻 重 量 , 又 能 降 低 成 本 。 由 于 信 息 是 被 广 泛 地 共 享 , 而 不 是 简单 地 复 制 , 因 此 , 故 障 的 诊 断 更 加 准 确 , 工 程 的 更 改 更 加 快 捷 , 缺 陷的 维 修 更 加 方 便 。 目 前 , 在 汽 车 上 己 经 开 始 越 来 越 多 地 使 用 CAN 数 据总 线 。 在 现 代 轿 车 的 设 计 中 , CAN 已 经 成 为 有 效 解 决 汽 车 电

18、 控 系 统 的主 要 模 式 之 一 6 。2 由 模 块 组 成 的 电 路 控 制 系 统 : 采 用 数 据 总 线 传 输 信 号 虽 然 简 化 了 一 部分 线 束 , 但 仍 在 利 用 继 电 器 来 操 控 执 行 器 终 端 , 而 且 数 据 总 线 允 许 所有 的 电 子 模 块 互 相 通 信 , 并 与 外 部 诊 断 接 口 通 信 , 在 查 找 故 障 时 需 要设 置 专 门 的 诊 断 仪 器 设 备 。 因 此 , 上 面 的 CAN 总 线 比 较 适 合 电 器 设备 系 统 较 多 、 整 车 价 格 比 较 昂 贵 、 维 修 比 较 复 杂

19、 的 车 辆 。 鉴 于 以 上 结 构型 式 的 特 点 和 国 外 先 进 经 验 并 结 合 我 国 国 情 , 一 些 科 技 公 司 开 发 了 一线 多 路 控 制 的 结 构 型 式 , 其 特 点 是 由 多 个 模 块 组 成 电 路 控 制 系 统 , 各模 块 之 间 只 用 一 根 电 线 传 送 控 制 信 号 , 从 而 达 到 开 、 关 电 器 的 目 的 , 替 代 传 统 的 汽 车 电 线 束 、 继 电 器 和 熔 断 器 等 7 。3 中 央 电 器 盒 集 成 化 : 70 年 代 的 汽 车 电 控 系 统 大 多 采 用 电 器 盒 来 集中 安

20、 装 保 险 片 、 继 电 器 等 电 器 附 件 , 但 电 器 附 件 有 多 少 只 管 脚 就 必 须有 多 少 根 电 线 与 它 相 连 , 往 往 使 电 器 盒 附 近 堆 积 大 量 的 电 线 , 既 占 用空 间 又 妨 碍 安 装 。 汽 车 电 器 的 用 量 大 幅 度 增 长 使 这 一 方 式 成 为 过哈尔滨理工大学学士学位论文- 7 -去 , 取 而 代 之 的 是 中 央 电 器 盒 BEC ( Bussed E lec tr ical Center) 的集 成 化 。 中 央 电 器 盒 的 集 成 化 存 在 多 种 形 式 , 其 基 本 特 点

21、是 : 中 央 电器 盒 内 由 多 层 (最 多 的 已 达 8 层 )导 体 汇 流 片 与 一 块 印 制 电 路 板 形 成 电气 回 路 , 将 电 子 、 电 气 合 为 一 体 。 在 电 气 功 能 上 , 它 相 当 于 一 个 小 型变 电 站 , 根 据 需 要 将 电 池 能 量 合 理 分 配 到 各 个 回 路 ; 在 电 子 功 能 上 , 它 就 象 一 个 小 型 的 数 据 处 理 中 心 , 处 理 和 发 送 各 种 信 号 。 中 央 电 器 盒外 部 设 计 有 各 种 接 口 , 一 面 是 电 器 接 口 , 需 要 的 继 电 器 、 保 险

22、片 、 断路 器 等 电 器 附 件 都 可 以 找 到 自 己 的 位 置 ; 另 一 面 的 接 口 则 与 电 线 束 相连 , 使 电 器 盒 既 可 以 形 成 独 立 的 产 品 , 也 可 以 与 电 线 束 合 成 一 体 。 该技 术 不 仅 改 变 了 过 去 轿 车 电 器 的 分 散 装 置 方 式 , 可 有 效 避 免 和 消 除 装配 误 差 , 更 换 继 电 器 、 保 险 丝 方 便 , 可 靠 性 高 ; 更 由 于 其 全 封 闭 的 形式 和 独 立 安 装 , 使 电 线 束 卸 下 不 少 重 荷 8 。4 光 缆 的 使 用 : 根 据 功 能

23、以 及 整 车 装 配 的 方 便 , 电 线 束 一 般 可 以 分 为仪 表 集 群 、 发 动 机 集 群 以 及 车 身 集 群 。 随 着 IT 技 术 的 发 展 而 出 现 了 E 概 念 车 , 网 络 集 群 已 经 呼 之 欲 出 , 己 经 明 确 了 汽 车 网 络 化 、 模 块 化 的发 展 方 向 。 由 于 导 线 传 输 信 号 的 局 限 性 , 用 于 车 内 光 缆 网 络 的 发 展 计划 便 引 起 了 广 泛 关 注 。 光 缆 具 有 传 输 速 度 快 、 容 量 大 、 体 积 小 、 保 密 性强 、 抗 干 扰 好 等 优 势 , 将 很

24、 快 成 为 未 来 汽 车 数 据 处 理 和 交 换 的 优 选材 料 , 而 最 终 替 代 传 统 的 电 线 束 , 使 动 力 和 信 号 分 配 系 统 进 入 一 个 新的 历 史 发 展 阶 段 。 宝 马 公 司 的 D 级 轿 车 上 已 经 使 用 了 光 缆 技 术 , 日 本也 紧 跟 其 后 ,因 而 电 线 束 的 光 缆 化 已 经 是 一 个 不 争 的 事 实 9 。5 电 源 升 压 降 流 : 由 于 车 上 自 动 控 制 所 必 需 的 微 型 电 机 数 目 会 不断 增 加 , 导 致 汽 车 越 先 进 , 消 耗 的 电 能 就 会 越 大

25、 。 在 80 年 代 初 , 国内 轿 车 的 发 电 机 功 率 一 般 是 500W 以 下 , 而 现 在 轿 车 发 电 机 功 率 达 到1000W 很 普 遍 。 如 果 不 改 变 现 行 的 电 压 标 准 , 功 率 增 大 必 然 导 致 电 流增 大 , 电 流 增 大 必 然 要 加 大 导 线 的 截 面 积 ,换 句 话 说 就 是 要 加 粗 导 线 , 发 展 下 去 车 上 的 主 线 束 将 粗 如 手 臂 , 既 挤 占 空 间 , 又 使 汽 车 重 量 相 应增 加 、 油 耗 增 大 。 一 场 汽 车 电 气 系 统 的 变 革 酝 酿 已 久

26、。 1998 年 底 美 国召 开 的 一 次 汽 车 电 子 专 题 研 讨 会 上 , 一 个 由 30 家 汽 车 制 造 商 和 供 应 商的 联 合 体 提 出 的 焦 点 报 告 , 谈 到 了 电 源 升 压 降 流 问 题 , 就 是 将 电 压上 升 至 42V。 目 前 汽 车 的 电 压 分 为 12V 和 24V 两 种 。 前 者 主 要 用 于汽 油 车 , 后 者 主 要 用 于 柴 油 车 。 过 低 的 电 压 导 致 过 大 的 传 输 电 流 , 这成 为 电 控 系 统 亟 待 解 决 的 课 题 之 一 。 如 何 提 高 汽 车 供 电 系 统 的

27、电 压 , 已 成 为 一 些 国 际 论 坛 中 的 讨 论 热 点 , 尤 其 在 欧 洲 , 由 于 燃 油 价 格 较 高 , 因 此 , 把 改 进 汽 车 效 率 放 在 优 先 地 位 。 为 了 满 足 汽 车 电 器 装 置 日 益 增 多 、用 电 量 愈 来 愈 大 而 带 来 的 对 电 源 系 统 供 电 功 率 增 大 的 要 求 , 目 前 世 界各 国 正 在 研 究 42V 电 源 系 统 , 欧 洲 共 同 体 计 划 从 2008 年 开 始 采 用42V 电 源 系 统 。 有 人 建 议 将 目 前 汽 车 上 采 用 的 12V 电 源 改 为 42

28、V 哈尔滨理工大学学士学位论文- 8 -(发 电 机 输 出 电 压 14V 的 3 倍 ) , 因 为 从 理 论 上 讲 , 电 压 提 高 至 3 倍 , 电 流 会 减 少 65% 。 如 此 一 来 , 单 根 电 线 的 标 称 截 面 将 减 少 到 原 来 的1 /3, 电 线 束 整 体 重 量 日 益 增 加 的 问 题 也 会 随 之 迎 刃 而 解 。 当 然 电 压 升级 并 非 易 事 , 电 压 改 动 将 涉 及 整 个 汽 车 电 气 系 统 的 技 术 改 造 , 还 涉 及到 配 件 供 应 商 、 配 套 商 的 利 益 问 题 , 以 及 需 要 克

29、服 的 一 些 缺 点 。 尤 其是 安 全 问 题 , 电 源 正 极 线 端 头 不 慎 碰 铁 会 产 生 很 强 的 火 花 和 短 路 电 流 , 如 果 电 压 升 至 42V 后 果 将 会 怎 样 难 以 预 料 , 因 此 安 全 保 险 设 置 是 头 号的 问 题 , 绝 缘 和 保 险 设 置 的 标 准 要 重 新 制 定 等 等 。 由 于 涉 及 产 品 技 术 改造 的 范 围 太 广 , 因 此 反 对 汽 车 电 压 升 级 的 声 音 也 不 少 , 尤 其 是 配 件 供应 商 , 因 为 产 品 改 造 必 然 会 加 大 他 们 的 成 本 。 如

30、何 协 调 这 个 利 益 分 配 问题 , 也 是 汽 车 界 的 难 题 之 一 10 。2.2 汽 车 电 线 的 分 类线束是由电线，密封件，盲拴，导管（pvc、波纹管等） ，卡扣，胶带，接插器（护套） ，接插件（端子） ，双绞线等组成，是车辆电器元件的桥梁。1. 导线（QVR-0.75R）图 2-1 汽车用导线2 密封件（在发动机机舱内的护套必须用呆防水结构的护套，用密封件把端子与外界隔开。）图 2-2 汽车用密封件3.盲拴（用于塞在接插器上未插导线的插孔。起密封作用）哈尔滨理工大学学士学位论文- 9 -图 2-3 盲栓4.pvc 管 (其柔软和抗弯曲变形性好，但耐温性不高，一般在 80 摄氏度以下，用于线束拐弯的分支处，以便导线圆滑过渡。图 2-4 pvc 管5 波纹管（特点：有较好的耐磨性，耐高温，阻燃性。耐温范围：-40 至150 摄氏度之间。所以线束包扎中一般占到 60%左右）图 2-5 波纹管6 卡口（用于将线束固定于汽车）图 2-6 卡口7.胶带（用于包扎线束表面）图 2-7 胶带8. 接插器（护套）：，接插件（端子）机械性