汽车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。汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线束也就不存在汽车电路。

随着汽车技术的不断发展和汽车性能的进一步提高，汽车上的用电设备也在

不断增加，导线线束越来越复杂，继电器、连接器、接点及导线带来的故障已占整车故 障的70% 左右。

汽车线束的设计很大程度上依赖于整车电器和电子设备，根据电器和电子设备终端的连接器结构型式、安装位置和使用环境选择线束的电线、护套、连接器和附件等，根据整车电路原理图或总布线图确定线束的走向布置、分组，根据汽车车身和仪表板确定线束的安装和固定方及对线束的防护材料，从设计上保证线束满足汽车的环境性能、电气性能和机械性能要求，实现可靠连接和正确传递电信号，确保汽车电器、电子设备和 开关的正常工作。

汽车线束可靠性设计的原则

1、在线束结构设计中应尽量避免重复布线，使整车线束在满足功能条件下，电线根数最少，每根电线的长度最短。

2、为了保证线束质量，尽可能减少焊接点及接头，这将有利于减少线束生产加工工时，降低成本，并提高可靠性。

3、应根据线束在整车中所处的不同的工作环境，选择不同性质的电线及不同的防护措施。还要根据负荷的大小，合理地选择电线的截面。

4、线束的设计应充分考虑整车装配工艺的合理性，同时还要考虑线束批量生产加工工艺的合理性，尽可能使线束生产自动化。

5、根据电线的功能，按国标规定选择电线颜色，这将为整车装配及维修提供方便条件。

线束设计的主要依据是整车电路原理图。因此，在线束设计之前，必须将电路原理图设计好。电器组件的安装位置，决定着线束的路径走向。连接电器组件的导线采取单线制。将局部的电器组件的连接导线结合成一组，便形成线束。

线束设计过程中除要按上述流程进行外，还有很多因素必须考虑：

1、线束的安全性、可靠性要好，具有可修复性，不可造成热聚积。

2、电气性能要好，走向尽可能短，只要满足机械强度可使用更细的导线，以降低线束质量。

3、尽量远离热源，要防水、防腐蚀，避免摩擦，易发生碰撞的线段采用软保护。

可生产性要好，比如：加防水胶、套胶管要容易。

4、尽量采用模块化设计，比如：一个子系统尽量要设计到一根线束上。

汽车导线的设计

1、导线类型选择

根据环境选取导线的类型，汽车线束中的导线通常使用多股绞合铜电线，绝缘皮为PVC 绝缘塑料，汽车上一般都选用这种薄壁绝缘层多股绞合铜导线作为低电压信号的传输。线束用导线要有耐温、耐油、耐磨、防水、防腐 蚀、抗氧化、阻燃等特性。汽车线束常用的导线种类有日标（ AVSS ）、国标（QVR ）、德标（FLRY）、美标等几大系列。AVSS 导线的特点是薄皮绝缘，柔韧性较好；QVR 的 特点是绝缘皮厚，比较柔软，延展性好；德标导线绝缘皮更薄，柔韧性好；美标导线绝缘皮一般为热塑性或热固性弹性体，还有经过辐照工艺加工的。

线束设计时选用的导线必须考虑其所处环境及功能，例如：发动机周围环境温度高，腐蚀性气体和液体也很多，此时，一定要使用高于 150℃耐高温导线，行李箱盖上的导线要在低温下保持其弹性，要选用冷弹性导线保证其低温下正常工作。转向柱上使用的导 线一定要耐液压油，耐高温，其温度稳定性要好。可在

-55℃～150℃环境温度下正常工作。甚至有的还要在导线线心内充满硅材料，防止毛细现象。增压发动机上的传感器一定要使用耐200℃高温导线。ABS 总成线要使用耐150～200℃温，外保护绝缘层硬，耐磨。制动蹄片线由于处在车轮附近，经常遭到泥水，沙石的飞溅，必须使用外部有较厚，耐磨的橡胶材料的导线。还有一些特殊的导线。如：动力线即起动机线，交流发动机输 出线，蓄电池线，由于其功能的特殊要求，必须承受大电流，所以要求其绝缘层的散热性好。

汽车上的电控产品增加，微弱信号增多，为保证数据传递的可靠性，一般是采用屏蔽线加以保护。传统的屏蔽方法是在导线外加一层编织线，但也只能防止

100MHZ以下频率的干扰源。现在已有新的防干扰屏蔽线诞生，新型屏蔽导线在铜胶合外层多加了一 层高分子滤波线层，再外层才是编织层。其原理是靠分子相互运动将高频干扰波作为能 量吸收，再变成热量散发出去。一般的干扰由外层的屏蔽线起作用，高频段的干扰由滤波线层起作用。要防止电磁干扰对微弱信号的影响，在设计过程中有2种因素必须加以考虑：一是对屏蔽线路要做到整体屏蔽，即屏蔽要连续。二是要对整个回路加以屏蔽，即信号的正、负端都要屏蔽，而且正、负信号线还要作在一个屏蔽层中，所以一般都采用两心或更多心线的屏蔽线。目前国外汽车导线的发展趋势是减少主机厂的供货厂商，减少采购部门，一些配套厂变成了主机厂的研究开发单位，这会缩短开发周期，更主要的是对汽车线束的质量具有可控性，从而保证了汽车线束的整体质量提高。

2、导线横截面积的选择

线束的设计是一项较为重要工作的；汽车电器的工作可靠性，在很大程度上是靠线 束质量来保证。用不同颜色的导线，合理的导线横截面积，寻找电器之间联接的最短的距离，使用最短的导线。并在导线的两头装上连接器。将导线包扎成束，根据导线走向的位置，用不同的材料作保护层。同时，充分考虑电器设备可靠接地。此外，线束应具 备装拆方便，维修方便的特点。线束的设计要做到节省材料、降低成本，又保证导线工 作起来安全可靠，选择合理的导线横截面积尤为关键。

选择的原则：

1、根据电器件功率的大小计算流通导线的电流，长时间工作的电气设备可选择实际载流量 60﹪-100﹪之间的导线。

2、根据不同的工作环境和温度大小适当改变导线的截面积。

3、根据导线的走向、连接器的数量（即电压降的大小）适当改变导线的截面积。

导线的横截面积主要依据以下几个方面：

1导线的许用电流

由于汽车电路的电压U 是较稳定的（常见的 12V 或 24V两种）

，在计算许用电流时，设备的功率 P 是已知。根据P=IU，通过用电设备的额定电流I ，但作为主干线或 分支线，应该保证导线的电流容许值略大于计算得到电流I 。

在整个汽车电器中，电源电路最重要，因此，在选择电源导线横截面积时，当发电机额定输出总电流大于整车所有用电设备所需的电流总值时，可把发电机额定输出电流值作为导线的容许值考虑。但当整车用电设备运行所需电流总值，大于发电机输出的额定电流时，应以最大运行电流总值作为允许电流来确定电源电路导线的横截面积。

2容许压降

应按照加载后产生的电流进行选择。这就要求在小的电压降和轻的线束质量之间

作出最佳选择。国外一些厂家经过大量试验总结出了各种电路的电压损失，在线束设计时作为确定导线截面积的参考，甚至是计算的依据。通常传送到零部件的电能应该不小于系统提供能量的90﹪（即电压降损失小于10﹪）。

假设汽车前照灯近光灯丝的功率为 55W ，系统电压为 12V ，计算出电流值为4.6A。 前照灯的供电端到灯丝的距离为5 m ，根据表2-2给出的线路允许最大电压损失为0.3V ，计算出导线截面积为1.4 mm2 。如按表< 给出的端子及线路允许最大电压损失为0.6V ， 计算出导线截面积为 0.7  mm2 。为了避免温升对线路的影响，计算导线截面积后，还要 根据该器件所处工作环境温度下连续工作时的电流密度并经校核后，才能最后确定导线的截面积。因为随温度的升高，导线的载荷能力在下降，下表是不同规格的铜导线承受 电流的相关数据。

按表的规定对计算出的2 种截面积进行校核：其公式为 I =P /A  ，截面积为

1.44mm2 的导 线的电流密度为： 3.3A/ mm2 ；截面积为  0.7mm2 的导线的电流密度为：6.6A /mm2 。可见，这种截面积的导线，其电流密度都在允许的范围内。综合多方因素，并折中考虑将这段导线截 面积圆整为  1.0mm 2。

3线束的保护及固定

良好的固定达到了一定的耐老化耐磨作用，如果固定不好汽车时由于振动再加上线束自身的重量，容易使线束老化使电线接头与用电设备连接处脱落造成线路断路或短路 也容易与车体其它的活动部件相互干涉提高整车的故障率。

线束固定设计是线束布置走向设计中很重要的一项，其主要形式主要有扎带、卡扣、支架这几种。

1 扎带

扎带是线束固定防护材料中使用最多的，以PA66材质为主，线束中大部分的固定都是用扎带来完成的。扎带的作用是紧固线束，并使其牢固可靠地固定在车身钣金孔、螺栓、钢板等部位，防止线束震动、移位或与其它部件干涉而损坏线束。

2 卡扣

卡扣的功能和扎带一样， 都是为了固定保护线束。材质有PP、PA6、PA66、POM等多种。常用的卡扣类型有T型卡扣、L型卡扣、管夹类卡扣、插接件卡扣等。

3 支架护板

线束支架护板通用性差， 不同车型所设计的支架护板都不相同，材质有PP、PA6、PA66、POM、ABS 等多种， 一般开发费用较高。

汽车线束应具有耐高低温性能， 耐温度、湿度循环变化性能， 耐振动性能， 耐烟雾性能和耐工业溶剂性能。因此， 线束的外保护起着至关重要的作用， 合理的线束外保护材料和包扎方式不但可以保证线束品质， 而且可以降低成本， 提高经济效益。

1 波纹管

波纹管在线束包扎中占用的份量较大。主要的特点是耐磨性较好， 在高温区耐高温性、阻燃性、耐热性都很好， 耐温一般在-40~150℃间。根据包扎要求， 一般分为闭口波纹管和开口波纹管两种。闭口波纹管配合线束管夹可以起到良好的防水效果， 但比较难于装配。开口波纹管是普通线束中常用的， 比较容易装配。根据不同的包扎要求，一般波纹管外采用PVC胶带全缠和点缠两种方式。根据材质， 汽车线束常用波纹管分为聚丙烯（PP）、尼龙（PA6）、聚丙烯改良（PPmod） 和磷酸三苯酯（TPE）4种。常用内径规格从4.5~40不等。PP波纹管耐温达到100℃， 是线束中用量最多的一种PA6波纹管耐温达到120℃， 其在阻燃性和耐磨性方面较突出， 但抗弯曲性低于PP材质PPmod为聚丙烯改良型， 耐温等级达到130℃TPE耐温等级较高， 达到175℃。波纹管基本颜色为黑色， 一些阻燃材质允许略呈灰黑色， 有特殊要求或警示目的可以用黄色（如安全气囊线束波纹管）。

2 PVC管

PVC管其材质为软聚氯乙烯， 内径规格从3.5~40不等， 管内外壁光滑，色泽均匀，能够起到很好的外观效果， 常用颜色为黑色， 其功用和波纹管差不多。PVC管柔软性和抗弯曲变形性较好， 而且PVC管一般为闭口， 所以PVC管主要用于线束拐弯的分支处， 以便使导线圆滑过渡。PVC管的耐热温度不高， 一般在80℃以下， 特殊的耐高温管为105℃。

3 玻璃纤维套管

以玻璃纱为基材， 编织成管后， 用硅树脂浸渍， 再加以烘干而成， 适用于易产生高温高压的电器之间的导线保护， 耐温达到200℃以上， 耐压达到千伏以上。常用颜色为白色，根据客户的不同要求， 可以染成其它颜色（如红色、黑色等）， 直径规格从2~20不等。一般线束中的易熔线用到此管。

4 胶带

胶带在线束中起到捆扎、耐磨、耐温、绝缘、阻燃、降噪、作标记等作用， 是线束包扎材料中应用最多的一类， 线束常用胶带一般分PVC胶带、绒布胶带、布基胶和海绵胶带4种。PVC胶带是一种以绝缘的聚氯乙烯薄膜为基材， 单面均匀涂布压敏胶粘剂制成的卷状胶粘带，具有良好的粘接性、耐久性和电绝缘性能。胶带解卷后膜面平整， 色泽均匀， 两侧面平整， 耐温在80℃左右。在线束中主要起到捆扎的作用。常用绒布胶带以聚酯无纺布为基材， 涂布高剥离强度无溶剂橡胶型压敏胶制成，无溶剂残留，耐腐蚀，具有降噪性能， 手可撕， 操作方便， 耐温105℃。由于其材质柔软并耐腐蚀， 非常适用于汽车内部降噪部位线束使用， 如仪表盘线束等。高品质的丙烯酸型绒布胶带可以提供良好的耐温、耐油性能及耐老化性能。高品质聚酰胺绒布构成， 高粘度、无危险物质、耐腐蚀、均衡的解卷力、外观稳定（不冒卷）。纤维布基胶带用于汽车线束的耐高温缠绕， 通过重叠搭接及螺旋的缠绕可以得到光滑而耐久的具有柔韧性的汽车线束。高品质的棉纤维布与强力橡胶型压敏胶构成， 高粘度、无危险物质、可手撕、良好的柔韧性、适合机用和手工使用。涤纶布基胶带是为汽车发动机区域线束的耐高温缠绕而特殊设计的。由于基材具有较高的强度及耐油和耐温性能， 是用于发动机区域的理想产品， 具有高耐油性的高品质聚酯布基与强力的丙烯酸型压敏胶构成。海绵胶带以低密度PE泡棉为基材， 单面或者双面涂布高性能压敏胶， 复合硅离型材料复合而成。有各种厚度、密度和颜色选择， 可以成卷或冲型模切成各种形状， 胶带具有优异的耐候性能、服帖性、缓冲性、密封性和优越的粘接性， 应用极其广泛。绒布海绵胶带是一种性能良好的线束保护材料， 其基层是一层绒布复合一层海绵， 涂以专门配方的压敏胶制成。它起到降噪、减震、耐磨保护的作用， 广泛应用于日系、韩系汽车的仪表线束、顶棚线束、车门线束上。其性能优于普通绒布胶带和海绵胶带， 但价格也比较昂贵。

5 橡胶件

橡胶件主要分布在发动机与驾驶室接口处、机舱与驾驶室接口处、4门与车厢接口处、油箱进口处， 根据材质的不同， 常用为天然橡胶、氯丁胶、硅橡胶、三元乙丙橡胶等。

其中天然橡胶具有良好的弹性和机械强度， 有优异耐曲挠性， 有较高的撕裂强度和良好的耐寒性；缺点是耐老化性不好， 不耐油和臭氧， 并且易燃。氯丁胶具有良好的耐臭氧、耐热老化、耐油性， 具有极强的阻燃性和自熄性；但耐低温性不太好， 且不易加工。硅橡胶具有优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧性和耐大气老化性等， 并且具有较宽的应用温度范围；缺点是抗张强度、抗撕裂强度较差。三元乙丙橡胶具有较好的耐候性、耐臭氧、耐热性、耐腐蚀性、耐酸碱性、高强度和高伸缩率等；缺点是粘接性较差， 弹性不如天然橡胶。由于三元乙丙的综合性能较好， 是目前汽车橡胶件的首选。

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新能源汽车用高压线束设计

新能源汽车用高压电缆一般由高压电缆、连接器、防护材料（保温管、编制管）安装支架（或轧带）、密封胶圈、胶带、热缩管、标签等组织成，下图为典型的高压线束总成。

高压电缆

高压电缆导体、绝缘、护套、屏蔽、铝箔、包带、填充物等组成，结构示意图如下图，行业标准参照《QC-T1037道路车辆用高压电缆汽车行业标准》、《新能源汽车用高压电缆TCAS 356-2019》。特点：高电压（乘用车一般使用额定电压600VAC/900VDC、商用车一般使用额定电压1000VAC/1500VDC），大电流（常用在250A，部分大功率电机可用到400A）。

1.导体

由退火软铜导线或镀锡铜导线构成，软铜线、硬铜线、镀锡铜线的区别如下。

硬铜线：经伸线冷加工而成，具有较高的抗张强度，适用于架空输电线、配电线及建筑线之导体；

软铜线：硬铜线加热去除冷加工所产生之残余应力而成，富柔软性及弯曲性，并具有较高之导电率，用以制造通信及电力线缆之导体、电气机械及各种家用电器之导线；

镀锡铜线：铜线表面镀锡以增加焊接性及保护铜导体于 PVC 或橡胶绝缘押出时不受侵蚀，并防止橡胶绝缘之老化，一般耐温等级150℃及以上的高压电缆选用镀锡铜线。

目前新能源汽车行业导体多采用无氧铜线，即含氧量 0.001%以下、纯度特高之

铜线，铜之含量在 99.99%以上，不会受氧脆化。

高压电缆的柔韧性,大多是由导体的设计所决定。这就是为什么高压电缆使用具有大量非常小的直径的单丝的特殊导体。导体由一定数量的单丝先进行束绞，然后再同心的复绞，形成高压电缆需要的软导体，多的根数另外一个好处是更好的耐弯曲。绞线节距缩短,还可以提高高压电缆的弯曲寿命。

振动源高压线束使用的高压电缆导体绞线节距及导体直径对其耐弯曲性能有直接的影响，一般情况下单根导体直径越小，节距缩短，可以提高高压电缆的弯曲寿命，具体参数设置需要依据使用工况台架进行验证。

高压电缆的导体规格以截面积进行划分，目前新能源行业常用规格从1.5平方~120平方，单丝或单根导体以直径划分，铜导体的结构尺寸和电阻见下表。

（注：高压电缆的导体截面积=单丝截面积×导体的根数）

标称截面积是指导生产、设计的代号，电缆的电气性能截面积应以导体电阻为准，即可理解为导体电阻在标称截面积的范围内，但导体截面积有所误差也可认为标称规格电缆；

由于导体电阻和导体截面积为范围值，且导体外径可根据供需双方沟通确认，故导体根数也不相同。

2. 绝缘及护套材料

目前行业应用较常见的材料有低烟无卤交联聚烯烃、硅橡胶材料、氟塑材料等。

热塑性材料： 

此材料加热时可以迅速软化或液化，成型后再加热也可再度软化成型，如 PVC, TPE 等。

热固性塑料： 

此材料固化成型后，再加热无法软化成型，如XLTPE、XLTO。

目前车内高压电缆绝缘和护套层设计方案，其优缺点如下 ： 

交联是将高分子聚合物从链状结构的热塑性材料转变为立体网状结构的热固性材料。热塑性材料受热会熔融流动，线缆绝缘或护套的加工正是利用了这一特性；热固性材料&127;(交联型高分子)高温下也不会熔融变形，无法挤塑加工，但却具有热塑性材料所不具备的优点：分子链段交叉连接，即不但拧成了一股绳，而且抱成了一个团，因此机械性能优异；长期耐热特性好，制品尺寸稳定；耐化学腐蚀。

线缆行业采用的交联方法有三种：过氧化物交联法(CV法)；硅烷交联法(SV法)和电子束交联法(或称辐照交联)

交联聚乙烯见百度链接https://baike.baidu.com/item/%E4%BA%A4%E8%81%94%E8%81%9A%E4%B9%99%E7%83%AF/5424788?fr=aladdin

高分子材料介绍：

https://wenku.baidu.com/view/428891972379168884868762caaedd3383c4b5b1.html?from=search

护套材料根据热和机械性的要求选择：

温度等级定义如下，目前一般使用125℃电缆，驱动电机高压电缆使用150℃电缆，硅胶一般为180℃。

机械性能 如硬度、耐磨、折弯性能等对护套材质要求有差异。

电气性能：

机械性能：

耐环境性能

1. 低温卷绕

2. 低温冲击试验

以下为从左到右依次为XLPE、EPDM、TPE低温冲击试验后的形态。

热老化（需要进行卷绕实验）

短期热老化（240小时，额定温度+25℃）

长期热老化（3000小时，额定工作温度）

热过载（6小时，额定温度+50℃）

热收缩（150摄氏度烘箱15min，再放置23摄氏度，100mm收缩2mm）

温湿交变

以下为耐柴油实验后的形态特征。

载流能力

线缆选型的主要参数有：载流量特性、导体电阻、热阻、耐温等，可以根据厂商资料中的线缆温升和载流量曲线，或者按照经验参数进行设计选型。

电机负载运行会出现短时过载现象，所以电缆选配时应考虑载流量是否满足车辆长期运行条件，线缆过流持续时间相对较短，热量向外扩散较少，因此，可不考虑。

以下是科洛普180℃硅胶电缆的载流特性曲线。

以下是网上找到的某动力电池设计规范规定的高压电缆的载流量。

对照电缆的载流特性曲线及设计规范的载流量，我们发现高压电缆在设计选型过程相对保守，而且应用整车工况（除充电过程），高压电缆工作电流大部分在额定电流以下，在应用中我们发现高压线束的载流薄弱点在端子压接部位，如下图在测试过程中热成像的结果，故高压线束的选型应综合考虑端子及连接器，通电循环实验进行验证其载流能力，温升小于55K。

寿命

车辆的寿命通常超过十年。商用车的寿命是给定一个相当长的操作小时数。一个典型的巴士预计将有超过 50,000 小时的服务寿命。

一些事情会发生，既通过所谓的氧化过程材料开始老化。随着时间的推移，所有材料都会氧化降解。电缆的绝缘层会因为老化最终变脆，将不再提供足够的绝缘能力，并最终将短路。并且随着温度的增加此老化过程被加速。

高压电缆需要采用在很高的温度下也能延缓老化过程的绝缘材料。XLE产品和一般电缆相比较寿命提高 100--‐1000 倍。

不同于一般的电池电缆，混合动力汽车和电动汽车几乎所有的时间传导电流。电流由于导体电阻产生热量。由电流产生的热量从内到外加热电缆。如果电缆被从暴露的外部进行加热，也会和电缆在内部加热一样快速的老化。

下面的图表中使用的阿伦尼乌斯曲线的形式实验数据来预测几年的寿命。在车辆典型的环境或导体温度能达到110℃或更高。一般电缆将持续 1 年以内，其中作为XLE 高压电缆将持续近 20 年。

（另有说法根据范特霍夫法则，温度每上升10℃，寿命减半，温度每下降10℃，寿命增加一倍）

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