淺談汽車線束設(shè)計(jì)與分析

來(lái)源：線束世界?作者：線束世界-Jimmy?2023-04-03 20:09

前言:

目前整車線束的設(shè)計(jì)制造步驟大多是由國(guó)外提供工程圖，所以當(dāng)設(shè)計(jì)有所變更時(shí)，則需由人為手動(dòng)修改圖面的方式進(jìn)行，較為容易發(fā)生遺漏與人為疏失等失誤。

本文介紹線束設(shè)計(jì)軟體CR5000 Cabling Designer (CD)，是從整車系統(tǒng)回路開(kāi)始，搭配 CATIA規(guī)劃其線束立體 (三維)走向，最終繪出線束工程圖。此方式的設(shè)計(jì)，較可避免人為失誤造成的問(wèn)題點(diǎn)，并大幅減少新車開(kāi)發(fā)時(shí)線束方面的試裝次數(shù)與線束成本，日后顧客回廠檢修時(shí)也可迅速得知機(jī)能相關(guān)的回路位置。

CR5000-CD整車回路設(shè)計(jì)

新車開(kāi)發(fā)時(shí)，首先規(guī)劃整車電機(jī)電子系統(tǒng)，決定系統(tǒng)使用的電源種類及彼此之間溝通的通路。使用Cabling Designer模組統(tǒng)合建立整車的電源系統(tǒng)圖，如圖1所示。

屏幕截圖 2023-04-03 195038.jpg

圖一：電源系統(tǒng)圖

接著考量各電機(jī)電子部品的相關(guān)設(shè)定，決定系統(tǒng)回路上的各種參數(shù)，并加入保險(xiǎn)絲保護(hù)整車回路，請(qǐng)見(jiàn)圖2所示。

屏幕截圖 2023-04-03 195126.jpg

圖二：后霧燈系統(tǒng)(回路資料加入)

最后再搭配選用適當(dāng)?shù)哪z盒，完成整車系統(tǒng)。到此決定了線束圖上的回路資料（如表1)及各膠盒型式與腳位定義資料(如圖3)。

屏幕截圖 2023-04-03 195207.jpg

表1.回路資料

屏幕截圖 2023-04-03 195242.jpg

圖3.膠盒型式與腳位

然后再匯出CR5000建立回路資料，供CATIA建立幾何3D走勢(shì)CAD使用。

CATIA規(guī)劃整車線束走勢(shì)

CR5000決定了系統(tǒng)電路，然線束于整車立體空間的分布省需使用繪圖軟體CATIA來(lái)規(guī)劃。依車輛上各部品的空間位置，決定膠盒擺放處與規(guī)劃最可行之線束行進(jìn)路線。

考量線束行進(jìn)路徑上遭遇的環(huán)境情況，再加入各種固定或保護(hù)等功能的附件，即可初步完成整車線束的空間布線，如圖4所示。

屏幕截圖 2023-04-03 195314.jpg

圖4.線束立體布線圖

另需考量膠盒所在位置的環(huán)境狀況，來(lái)判斷是否需改選用其余防水或較小的型式。

匯入CR5000回路資料，CATIA自行計(jì)算線徑大小，檢查規(guī)劃的路徑上是否有干涉，若有干涉發(fā)生，再度修改路徑至無(wú)干涉狀況。此時(shí)CATIA自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各回路的長(zhǎng)度資料，將此回傳至CR5000系統(tǒng)。

整車線束分割

考量整車安裝的組裝性，線束需分成不同部分才能安裝。此時(shí)由CAD檔案來(lái)決定線束分割為何處，再由CR5000的Topology Designer(TD)模組來(lái)重新設(shè)定受影響的回路，以二維的方式來(lái)切割回路。

TD模組為二維平面，需配合立體CAD才能判斷適當(dāng)分割位置。主要功能在于處理回路資訊與命名分割后的HARNESS名稱，圖5為TD圖面。再搭配CR5000的CONNECTOR LISTGENERATOR定義分割的膠盒腳位，圖6為定義腳位之畫(huà)面。

屏幕截圖 2023-04-03 195414.jpg

圖5.整車TD圖面

屏幕截圖 2023-04-03 195708.jpg

圖6.定義腳位圖

回傳此分割資料更新CD模組內(nèi)的回路資料與系統(tǒng)圖面，將新的回路資料再匯入分割后的CATIA檔案，完成各部位的CAD。再將線束資料匯出，供CR5000HarnessDesigner(HD)模組匯入使用。

?建立線束工程圖

以上步驟目的為產(chǎn)出線束工程圖，CD提供電機(jī)資料會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)于HD圖面上(如圖7)，但回路資料仍無(wú)法顯示于圖上，需匯入CD回路資料方能顯示出膠盒的回路，整理圖面，加入相關(guān)工程資料即完成線束工程圖(如圖8)，再將此圖面轉(zhuǎn)成常見(jiàn)的(.dxf)檔。

屏幕截圖 2023-04-03 195723.jpg

圖7.匯入CATIA資料

屏幕截圖 2023-04-03 195738.jpg

圖8.完整線束工程圖

HD模組可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)膠盒及子件的數(shù)量，也可顯示各回路長(zhǎng)度。當(dāng)有設(shè)計(jì)變更時(shí)，長(zhǎng)度或子件用量變更，相對(duì)應(yīng)資料會(huì)自動(dòng)變化，徹底防止人為誤差。

檢查保險(xiǎn)絲與回路線徑搭配性

設(shè)計(jì)至此即告完成，然而電子設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)為可驗(yàn)證設(shè)計(jì)的適當(dāng)性。使用CR5000的模擬模組-SVM(Simulation and Verification Module)即可驗(yàn)證線束設(shè)計(jì)是否恰當(dāng)。

在SVM模組下，輸入各部品相關(guān)電機(jī)資料。軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算目前設(shè)計(jì)之線徑，線長(zhǎng)與保險(xiǎn)絲容量的搭配性。模擬短路發(fā)生時(shí)，先行燒毀的是保險(xiǎn)絲還是電線起火燃燒，于常態(tài)負(fù)載下，電線的負(fù)載電流是否接近其耐受電流，同樣也可驗(yàn)出回路是否有過(guò)度設(shè)計(jì)。在實(shí)車試裝前就去除可能發(fā)生的危險(xiǎn)因素，大幅降低開(kāi)發(fā)整車時(shí)的成本與風(fēng)險(xiǎn)，也使顧客使用上更為安心。

圖9為于SVM模擬下的系統(tǒng)圖，藍(lán)色為電流流向，紅色為警示處。圖10是SVM模擬的數(shù)值。

屏幕截圖 2023-04-03 195755.jpg

圖9.SVM模擬下之系統(tǒng)圖

屏幕截圖 2023-04-03 195814.jpg

圖10.SVM模擬的數(shù)值

整車電路經(jīng)SVM驗(yàn)證后，設(shè)計(jì)即經(jīng)過(guò)初步的考驗(yàn)，將問(wèn)題點(diǎn)于生產(chǎn)階段前就將之消除，以降低實(shí)車試裝時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)與成本。

產(chǎn)出線束組立圖

線束工程圖予廠商制造，然車廠裝配人員省需組立圖來(lái)了解線束裝配方式。故設(shè)計(jì)定案后，使用CATIA的DRAFT模組將3D檔案轉(zhuǎn)換成2D平面組立高，現(xiàn)場(chǎng)裝配人員即依此圖組裝，下圖11即為平面組立圖。

屏幕截圖 2023-04-03 195830.jpg

圖11.平面組立圖

多重件號(hào)式樣選別

同一款車有不同的車型，各車型配備式樣會(huì)有差異。對(duì)車用線束來(lái)說(shuō)，配備式樣差異造成的影響僅在于相關(guān)的膠盒與回路存在與否，不同車型以不同線束件號(hào)表示，使用CR5000式樣選別功能 Variation Module即可設(shè)定各種車型造成的圖面差異。圖12為式樣選別的設(shè)定畫(huà)面。

屏幕截圖 2023-04-03 195843.jpg

圖12.式樣設(shè)定

匯入式樣選別于HD，可產(chǎn)出不同車型工程圖。圖13與圖14為不同件號(hào)的圖面，膠盒會(huì)有差異，回路也有件號(hào)選別的顯示。請(qǐng)見(jiàn)紅色圈選處，以此方式來(lái)區(qū)分圖面差異。

屏幕截圖 2023-04-03 195857.jpg

圖13

屏幕截圖 2023-04-03 195910.jpg

圖 14

流程

依照上述的步驟，可逐步將車廠的設(shè)計(jì)想法轉(zhuǎn)化成工程圖面來(lái)加以組裝實(shí)現(xiàn)，其圖面成形的逐步流程及線束中各參數(shù)設(shè)定與檢驗(yàn)的步驟，統(tǒng)一整理，如下所示。

屏幕截圖 2023-04-03 195947.jpg

結(jié)語(yǔ)

本文所述設(shè)計(jì)方式不單僅適用于汽車線束上,相關(guān)的系統(tǒng)線束設(shè)計(jì)，如機(jī)車或其余電裝用品亦可由此方式將設(shè)計(jì)構(gòu)想實(shí)現(xiàn)在工程圖面上。

此設(shè)計(jì)方式于車廠的助益包括:

設(shè)計(jì)管理上達(dá)到零人為誤差；
減少新車試裝次數(shù)；
降低新車開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)與成本；
設(shè)計(jì)變更時(shí)，快速完成圖面修改，相關(guān)資料自行對(duì)應(yīng)，不會(huì)再有人為遺漏狀況。

此外，客戶使用車輛發(fā)生機(jī)能異?；蚴r(shí)，維修人員使用此軟件可快速找到失效機(jī)能相關(guān)的回路位置，再使用檢驗(yàn)儀器探索回路是否正常。

面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的環(huán)境，資料電子系統(tǒng)化是無(wú)可避免的浪潮，使用電腦輔助來(lái)取代原本大量的人工作業(yè)流程為各企業(yè)精進(jìn)的方向之一。本設(shè)計(jì)方式不單可加深對(duì)于整車系統(tǒng)的了解，也可慢慢培養(yǎng)出車廠或線束廠設(shè)計(jì)整車系統(tǒng)的核心產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。