线束模块化设计方法在商用车上的应用

崔振亚，崔广亮

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

传统的线束设计方法主要采用按配置列表进行开发的方式进行，即，每个配置对应特定的线束总成。但对于商用车产品，由于车辆除了开发阶段预设的多种配置外，在生产过程中，仍会有客户按自身要求进行定制化车辆的需求，且具有需求量小的特点，基本表现为“量小变化多”。随着汽车电气电子配置的不断增加，线束的复杂度也迅速提升，如果延续传统的在设计阶段固定配置的开发模式，将很难满足商用车的实际要求，且对线束生产也造成非常大的压力。因此，如果采用模块化设计的方法，能有效解决上述问题。可实现客户定制化需求频繁的产品开发、生产，能快速满足客户新增的配置要求。

1 传统线束设计的弊端

1.1 电气系统使用机械制图软件

目前传统线束设计采用的 CAD 机械制图软件， 不具备电气数据矢量转换功能， 无法实现原理到线束图纸的电气属性同步，也无法实现设计文件到生产工艺的数据共享，导致设计人员和工艺人员工作量繁多，且容易出错。

1.2 线束技术状态众多且变更频繁

因商用车车型多品种小批量的特点， 新品及切换较多，导致线束技术状态众多且变更频繁。 产品切换会造成线束自制件的库存浪费， 新品响应速度慢使供货周期无法满足主机厂需求。

因质量整改或零部件变动，导致线束变更很频繁。产品变更后，容易造成大批量的呆滞库存，甚至造成报废损失。同时，供应商对于新增配置的处理周期长，响应速度无 法满足主机厂要求。

1.3 通用化造成的冗余浪费

因商用车配置变化多，并有载货、牵引、自卸、搅拌的不同车型种类，目前线束采用有限数量图纸适应不同配置的通用化设计， 多余的线束分支既增加线束成本，又有线束拖挂、进水、短路等隐患。

2 线束模块化设计方法

2.1 线束模块化设计方法理念

线束模块化设计就是将线束总成划分成不同的模块。每个模块都作为一个变量，以实现对变量的管理，通过对模块不同的排列组合，实现不同的线束功能。如图1，模块1、模块2、模块3组成了一个完整的线束总成。

图1 线束模块化设计理念

2.2 线束模块化设计方法步骤

1）模块的划分要结合以往车型的经验，以便于模块的排列组合为依据。以下以某重型卡车主线束总成为例进行说明。

基本模块，包含了灯光、雨刮、门窗、门锁等基本功能。不管车辆如何定制化，此模块的功能是不变的，因此将不变的部分划归基本模块，此模块的通用化也最高。

发动机功能模块，包含发动机控制相关的回路。如加速踏板、制动开关、排气辅助制动等功能。因商用车根据客户定制化，会选择不同的发动机，因此将此部分功能划归一个模块，以实现变量管理。

ABS功能模块，包含 ABS相关的功能，如轮速信号、电磁阀控制信号等。因商用车根据客户定制化，会选择不同的ABS系统，因此将此作为单独的模块，以实现变量管理。

舒适模块，包含车载冰箱、天窗、MP5等舒适功能。根据客户选择不同，将此作为单独的模块。

图2 线束模块划分

2）待模块确定以后，将线束上的插接器、端子、塑件等子零件进行划分，每个子零件都应当有一个模块属性。

对于不同模块共用的插接器，一般按孔位数划分，将连接器划归孔位数多的模块。比如图3模块中，A插接器有20个孔，其中19个孔是该模块的，则此插接器就属于此模块。D插接器有3个孔，其中1个孔属于该模块，另外两个孔属于另外一个模块，则此连接器就属于另一个模块。

图3 线束接插件划分

3）线束图生成。利用模块化设计方法，不同的线束总成可以共图，减少图纸数量，便与技术管理。如图 4，在图纸中生成如下表格，不同的线束总成包含的模块即可通过表格进行表示。

图4 线束总成零件号共图

3 开发工具

为支撑线束模块化设计开发，需要强大的数据库支持，且需要各种信息矢量化，便于计算机处理，传统的 CAD机械设计软件显然无法满足此需求。目前较完善的设计软件为Captial Harness System，该软件可提供全流程线束模块化设计方法。

软件设计基本实现方法是，借助计算机将全部矢量化数据存储与服务器，设计工程师接到营销订单需求后将客户定制化需求进行分解，制定数据组合表单，在借助计算机从服务器数据库中提取表单需求的数据，最后根据数据生成特定的线束工程图，以此完成整个设计流程，如图4所示。

图4 软件设计流程

4 线束模块化的效益

4.1 节约成本

采用模块设计，每台车上的线束都是量身订做的。不会产生多余的线束分支。购买中配和标配车的客户不用仍额外支付多出来的10个和15个分支线束产生的费用。

4.2 提高产品质量

采取模块设计后，原本复杂的线束设计过程变得简单化，标准化，系统化。可有效降低和减少线束设计与生产风险，从而提升产品质量。

4.3 简化主机厂线束设计流程，缩短设计周期

模块化设计的线束是基于电气功能和布局来分类的。对于设计人员不需要查找之前是否做过类似车型。他只要确认是否有新的功能种类出现。如果有，需要把新功能的线束设计先完成。然后添加到功能清单中。待客户选择完车辆配置，与之对应的功能清单产生后，这时线束设计只要把客户选择的不同功能的线束组合到一起即可完成线束设计。

4.4 实现复杂性管理

采用模块化设计一张图纸可以制作成多个不同车型的线束。而传统的设计方法，每个细小的变化就会有一个新的图纸出来。这样衍生出来的线束图纸可能会有几百上千份。如果一旦对某一车型的基础线束进行变更，就会导致这几百上千份的图纸变更。由此产生的任务量是巨大的。更严重的是这有可能会成为限制设计者创新思维的壁垒。

5 实现线束模块化设计的条件

1）主机厂需要建立模块化设计所需要的数据库。如插接器、端子、导线、塑件等信息的数据库。

2）需要一款可实现数据化编程的软件。可用于创建线束原理图，2D图，接线表等等的工程软件。如Capital Harness System软件。

3）必须是具备模块化设计概念的线束供应商。能够实施完善的的ERP管理，自动化作业设备和训练有素的工程技术人员。

6 总结

线束模块化设计，是对传统线束设计方法的革新，能够克服目前的许多关键技术难题。在国外已有广泛的应用。但由于投入、管理、供应商资源等方面的原因，在国内尚未应用，相信随着汽车电子化的发展，不就的将来商用车线束模块化设计的方法将逐步替代传统的设计方发。

参考文献

[1] 任凤文.汽车电线束设计[J].汽车电器,2003,4:2-6.

[2] 闫茂德[陈金平].基于 CAN 总线的汽车电子系统传输网络设计[J].汽车维修与护理,2006,1:86-89.