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汽车用电线束的发展趋势
发布日期:2013-08-12
电线束是汽车动力和各种信号分配系统PASDS(Power and Signal Distribution System)的传输载体。就目前的技术水平而言,汽车的功能愈强,其线束的技术含量及复杂程度就愈高。

线束制造技术

一辆中档水平的轿车有近一千个连接界面、三十多个微处理器和几百对连接器,所用的导线总长度达1500~2000米。线束一般可以分为仪表集群、发动机集群以及车身集群。随着资讯科技的发展,汽车正向网络化、模块化的方向发展,网络集群已经呼之欲出,电线束的功能由普通信号传递扩大到数据传递。由于导线传输信号的局限性,愈来愈阻碍整车的发展,而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,将很快成为未来汽车数据处理和交换的优选材料,并将最终替代传统的电线束,使动力和信号分配系统进入新的历史发展阶段。如宝马公司的D级轿车已经使用光缆技术,日本也已经紧跟其后,进入实际装车阶段。目前线束制造的新技术主要有:

*多路传输技术:指在一个公共介质上传输多重信号,使电子控制器能分享信息,避免单个接线。其优点是:使线束的接线简化、结构紧凑,既可减轻重量,又能降低成本;对于故障的诊断更加准确,工程更改更加快捷,缺陷的维修更加方便;

*多站连接技术:指能连接多个智能装置的内部连接系统,它不仅能共享电池能源,可靠接地,更主要的是它能共享数据,大大减少了模块的输入和输出、计数的数量,简化模块和线束的总成;由于减少了大量的对接点,生产成本将明显下降;

*电子、电气合一技术:指现代汽车将有一个电子、电气合一的中央电器盒BEC(Bussed Electrical Center),在电气功能上相当于小型变电站,根据需要将电池的能量合理地分配到各个回路;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。

基础元件的技术提升

组成线束的基本元件是导线、接触端子、端子基座(俗称护套、塑件)、橡胶密封件、包扎保护层(胶带、胶布、套管等)。导线、端子、基座是组成线束的最基本单元,是完成对插、接触、传输三大基本功能的保证,线束的技术含量及其可靠性,也主要反映在这三大件上。

*导线:降低信号的传输损耗、防干扰和减少导线体积是现代汽车导线首先要解决的问题。薄壁线不仅减轻了导线本身的重量,缩小了体积,更为基座的小型化提供了条件;芯线外的绝缘层也由过去的单一PVC发展到今天的XLPE TPE PA PU FEP PFA以及硅橡胶等;低烟无卤、无毒可降解的材料已经应用到汽车导线的生产。另外,为了确保一些重要装置如ABS(防抱死装置)、SIR(安全气囊)等不被干扰信号误触发,芯线股数可达普通导线的40~50倍以上,这样对导线的束丝绞股、涂塑就会有更严格的工艺要求;

*接触端子:端子的结构从单纯的片式发展为针孔式、片簧式、音叉式等;材料从普通的黄铜、紫铜转变为导电及弹性等性能良好的磷青铜、铍青铜等;端子的基材也由单一成型后涂复转为材料复合免涂复,必须涂复的也由整体涂复转为局部涂复;端子的加工也从最简单的单工位剪切冲压成型发展为多工位级进连续成型冲压,原来多种材料分别加工后组装转为多种材料同时进模一次加工成型;加工速度由过去的每分钟二十次发展到现在每分钟数千次;冲压成型后的端子也由过去单个散装转为带状盘绕包装,以适应压接的连续性加工要求。由于端子的设计和工艺的进步,使触点的稳定性大大提高,从而使线束的传输可靠性也成倍地提高;

*基座:除了保护端子以外,基座的重要功能就是达到对接的目的,方便可靠是最基本的要求。性能各异的各种热塑性材料的出现,为基座的设计和加工提供了有利条件,而关键是基座的结构设计及注塑成型的模具。结构设计现在普遍采用CAD辅助优化设计,模具的结构设计也已从早期的板式结构发展为镶拼结构;成型也从一模一腔发展为一模多腔,分型方式也由过去的水平单一分型发展为水平、垂直多面分型,注射的点浇口和剪切浇口也已被广泛采用。广泛使用的密封栓和二次锁定CAP(Connector Position Assurance)技术,基本上解决了防振和防腐的难题。

中国汽车电线束的发展趋势

中国轿车工业的发展基本上建立在引进基础之上,车型的引进决定了线束生产也只能是仿制或等效开发,因此汽车线束的技术发展始终滞后于整车的发展(下表反映了中国汽车电线束制造技术的发展过程及与国外的差距)。目前,中国轿车的普及、安全、适用是主型,所以汽车线束的技术仍会保持在目前的水平,但随着轿车家庭化,对汽车的配置要求也将愈来愈多样化、复杂化、非标准化,线束厂生产几万套、甚至几十万套完全一样线束的局面将被打破。非金属导电材料的使用,一体化模块的生产将是线束厂近年内首先要研究的课题。

由于全自动带检测的高性能压接机的问世、刺破接新工艺、新设备的完善,以及整车工程更改频繁、供货周期缩短,传统、作坊式、手工操作的线束生产方式将逐渐被淘汰,因此提高自主开发能力、进行参数设计、系统设计、保持与整车设计同步是中国汽车线束行业的主要发展方向。

由于线束功能的多样化,整车厂会要求零件厂做到即时提供合适的零配件,也将彻底打破传统的生产方式和供货方式。目前较有实力的线束厂都已向整车厂所在地集结,以适应快速反应要求,在美国和欧洲,线束厂的供货时限已缩短到九十分钟,这就要求线束厂不仅要有快速应变的技术管理系统和可靠的质量保证系统,还必须有流畅的物料系统,以及人员的培训系统。中国轿车生产基地的格局已经基本形成,在整车厂的带动下,已经成为线束规模生产的基地,东北、华东线束生产约占全国市场的63%以上,而且其可持续发展的能力也优于其它地区。