保证电、信号稳定可靠的要素，除了导线、端子、连接器等关键零件及其可靠连接外，导线接点的电性能是否可靠，也是影响神经网络系统稳定的因素之一。本文线束工程师之家网通过对汽车线束上接点的介绍和分类，讲述了不同接点方式的特性，并分析了接点如何选择和防护及接点的优化等。
一、引言
汽车在经历了一百多年的发展后，由最初仅满足基本的运输功能，到现在结合安全性（安全气囊、雷达、摄像头等）、操控便利性（动力转向、电动门窗等）、舒适性（电动按摩座椅）和娱乐性（音响、触摸屏）等多种功能为一体的综合车型，随着网联化、智能化的需要，车身电气系统日益复杂，相应地汽车线束也变得日益复杂，消费者对车身轻量化、便利操控以及车辆价格的要求却日益增高。所以，在进行汽车线束设计的时候，除了需要考虑满足复杂的电气功能外，还要考虑线束质量、线束成本。在满足客户错综复杂需求的同时，优化线文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/protection-and-optimization-of-wire-harness-contacts/
束的布置路径、减少整车导线长度十分必要。另外，车辆的平台化设计越来越普遍，如何在平台化的前提下设计线束接点，选择接点位置及如何防护等，都是设计初期需要考虑的问题。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/protection-and-optimization-of-wire-harness-contacts/
二、线束接点的含义及作用
1 含义文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/protection-and-optimization-of-wire-harness-contacts/
线束接点，是将两根或多根导线中的芯线通过某种方式连接起来，形成电路通路，芯线的连接点就叫线束接点。如图1所示，去除导线1、导线2、导线3端部的塑皮后，通过某种方式将他们的芯线连接起来的连接点。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/protection-and-optimization-of-wire-harness-contacts/
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2 作用文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/protection-and-optimization-of-wire-harness-contacts/
接点的作用是保证接点上所有导线之间电或者信号互通。通过线束接点，达到共用电源或者信号的目的，同时达到优化电路网络系统、减少线束物料使用的目的。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/protection-and-optimization-of-wire-harness-contacts/
如图2所示，红色路线改成蓝色路径，通过一超二的方式，左雾灯可以通过接点取电。这样的设计，可以简化电路网络系统，同时减少部分导线用量以及一对连接端子的用量。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/protection-and-optimization-of-wire-harness-contacts/
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接点的使用减少物料使用量，为汽车轻量化做出了贡献，同时降低了成本。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/protection-and-optimization-of-wire-harness-contacts/
三、接点的连接方式
汽车线束接点的连接大致可以分为如下几种方式。
1 焊锡
焊锡是通过焊料和助焊剂，连接多根导线的方式。
焊料的作用是在低于导线熔点的温度下熔化焊料来连接导线。焊料在焊料和被连接的导线之间提供金属溶剂的作用。焊料中的这种金属“溶液”形成中间合金，提供了金属和电气的连续性，并形成低电阻连接。
助焊剂的作用是去除大多数金属表面上存在的非金属氧化物薄膜，焊料对“干净”的金属起作用。如果没有助焊剂，焊料就无法与金属发生反应并形成金属和电气连续性所需的合金。
2 一般压接（卡环压接）
2.1 含义
通过专用的压接工具对连接导线的芯线区域进行物理压接，达到电气连接的方式。压接时，一般会使用如图3所示的金属卡环作为导线的中间连接卡，所以也叫卡环压接。由于压接卡环能保证导线间较好的连接，所以不需要使用焊料。这种压接方式可以提供长久的机械和电气连接，不会出现焊锡因为温度变化而产生应力的情况。另外，卡环压接相比焊锡，操作方便，效率高；缺点是需要额外的卡环、相应会增加材料成本及车身质量。
2.2 机械性能
正常的机械性能即拉脱力检测，满足如下要求如表1所示。
2.3 电性能
针对汽车线束压接性能的标准，汽车行业内以美国汽车工程师协会发布的USCAR最为权威，目前各个国内主机厂也有各自的标准。依据USCAR-21的要求，压接区域电阻在初态和经过温湿循环等环境测试后的末态，电阻值不大于0.55mΩ，电阻的变化值不大于0.33mΩ。
3 超声波焊接
3.1 含义
超声波焊接是指用专业的超声波焊接机将几种导线焊接到一起的方式。焊接机的工作原理是利用振动产生的能量传递到需要压接的导线上，使金属间相互摩擦产生热量，从而形成分子间的融合。由于振动频率处于超声波的频率范畴(20-40KHz)，所以叫超声波焊接。超声波焊接的优点：由于焊接产生的热量低于材料的熔点，不会产生热应力；不需要额外的材料，如锡，卡环等等。
3.2 组合范围及机械性能
参照USCAR-38标准，一般情况下，超声波焊接一个接点上最多接受12根导线同时压接，且单边导线数量最多7根。如果大于12根的话，需要增加监管措施。一个接点上最小导线的面积至少占接点总面积的5%-7%，如果使用到0.13或者0.22的导线的话，那么最小导线面积占总面积的10%及以上。
接点机械性能标准参考如表2所示，针对DIN/ISO导线最小的拉力验证标准。
3.3 电性能
针对超声波焊接的性能要求，USCAR-38的标准里对于性能测试方法及可接受标准做了详尽的描述。压接区域的电阻值，在初态和经过温湿循环等环境测试后，电阻值不大于0.55mΩ，电阻的变化值不大于0.33mΩ，与一般压接要求相同。另外，整车在前期的设计验证阶段，对接点的温升和绝缘方面也会提出相应要求，各个主机厂的要求不尽相同，和USCAR-38也略有差异，具体根据各自的标准要求来评估。
4 接点连接器
除了以上3种接点设计以外，还有一种连接方式，是用专门的接点连接器来达到电路连通。将需要连接的导线压接端子后插到接点塑件中，塑件在对配BUSBAR后就达到电路连接的目的。这种连接方式优点突出，稳定，不受连接导线数量限制，不需过多考虑匹配极限问题，插拔方便，维修方便。缺点是需要增加插件、BUSBAR、端子等多种物料，在成本控制如此严格的今天，需要慎重考虑整体成本后再确定，中高端车型会倾向选择这种连接方式，如图5所示。
四、接点的连接方式选择
目前汽车线束上接点的连接方式以超声波焊接和卡环压接为主。在线束制造过程中，焊锡从生产角度来看，操作不便，效率低，被逐步淘汰。一般压接，优点是机械性能、电性能稳定，批量生产便捷。缺点是需要额外增加物料，相应增加成本及车身重量，与设计需求相违背。超声波压接，使用超声波压接机，机械性能和电性能同样满足需求，无需使用额外物料。压接设备压接范围较广，能压接1-30mm2的导线组合，满足多样化的需求。只是对于芯线过小的情况，比如屏蔽线的光线，无法使用超声波压接。所以针对有光线的接点需求，以一般压接为主。
连接器的方式，从设计及操作层面考虑，方便好用，缺点是需要增加物料，增加端子与导线的压接步骤，即增加工时。线束重量也会上升，相应成本上升，在成本控制如此严格的今天，较少选择。
所以，线束制造主要选择超声波焊接和卡环压接这两种方式，他们各有优势，互为补充。
五、接点的位置及防护
1 接点的位置
1）首先，从汽车运行角度考虑，接点的位置尽量避免危险区域，如振动区域（发动机附近），运动区域（门折弯处）。这些区域在短期或者长期工况后，接点的连接易失效，影响电性能，导致连接不良，甚至功能失效。另外，接点建议放在主干上，分支细起不到稳定作用。
如图6、图7所示，是某款车型的线束3D透视图。黄色框为慎选区：发动机、4门和尾门穿孔区域为运动区域，红色框为禁选区，避免定义这些区域为接点位置。
2）其次，从设计优化角度考虑，保证回路长度最少。3D图绘制完成后，转化成2D图纸，接点的位置是随机的，所以针对转出的2D原图，需要检查接点位置的合理性。
如图8所示，是一款车型的仪表线束开发阶段，由3D转出的2D初版图纸。
挑出各个接点，找到接点及涉及所有回路的终端位置，图中蓝色圈为接点上回路终端位置，红色圈为接点位置。调整到各个终端的中间位置，确保接点上各个回路路径重叠最少。
如图9所示，是针对图8的接点优化后的图纸。绿色圈为接点的新位置。
3）再次，从工厂操作角度考虑，压接点的位置离分支点的距离不宜太近，否则工厂操作不便，接点受力，有质量风险。接点和接点之间尽量保持一个接点缠绕宽度（参考值：50mm）以上的距离，避免接点叠加，线束变粗。
如图10所示，是某款发动机线束的装配过程图片，工厂反馈接点位置不合理，导致装配困难。
依据上面图片找出2D图纸，发现接点距离左侧分支节点有20mm的长度。由于发动机线束位于湿区，接点配置了热缩管，热缩管的长度为65mm，接点位于热缩管中心位置。可以得出接点到热缩管最左端长度为：65mm÷2=32.5mm。因为32.5mm>20mm，所以热缩管会超过分支点12.5，导致接点左侧2个回路（1号和2号分支回路）要多绕行一段尺寸，那么这2个回路长度和分支需求尺寸少12.5mmX2=25mm，导线长度不够，无法装配到塑件里。
综上，接点位置选择还需要考虑保护接点覆盖物的宽度，确保接点覆盖物不横跨分支点。
该种情况，接点位置距离分支点的长度，建议按照如下公式计算：
L≥ 1/2+r+10
其中，L-热缩管或接点胶带的缠绕宽度，l-接点位置距分支点尺寸，r-邻近分支半径。
测量左侧分支半径为5mm，得出L≥47.5mm，取整数50mm。往右移到50mm的尺寸，解决装配困难问题。
2 接点的防护
接点在汽车线束中的防护，主要考虑防振、防水。
防振在设计阶段通过3D提供的振动区域来作为指导选择。防水，通过接点外加覆盖物进行相应防护。由于线束分布车内车外，根据车身布置进行干湿区的区分。
如图13所示，是某款车型电气拓扑结构图，根据对车辆的定义进行干湿区划分。发动机舱为湿区，乘客舱为干区，尾门和四个门为湿区，根据车身穿孔的grommets进行干湿区划分。乘客舱内属于干区，一般防护即可。正常使用专用的接点胶带缠绕，避免铜芯线裸露，如图14所示。
发动机舱、尾门、四个门属于湿区，建议使用防护性能高的热缩管。
热缩管大致分为带胶的和不带胶两种，其中带胶热缩管又分为管&胶都阻燃、管阻燃&胶不阻燃两种类型。建议结合接点所在车身环境、温度要求进行选择。图15是带胶热缩管的图片。
六、接点的优化设计推进
进行整车线束设计的时候，首先考虑满足客户需求，在此基础上需要将线束布置的简洁性、制造的便利性考虑到，能达到既满足客户要求，又无过度设计、设计缺陷的情况。关于接点的优化设计，建议从如下几个方面推动：
原理：从客户功能逻辑图，结合车身电器的需求，优化设计接点，源头的设计优化是最有效的。
3D：根据车身环境，设置危险区域与安全区域，作为 2D选点的指导。
2D：根据线束布置图及3D给出的环境数据，确定合理的接点位置。
ME：制造过程中，发现不合理或者装配困难的点，反馈给2D，核实更改。
接点的优化设计阶段，建议在如下几个阶段进行：
1）初始设计阶段：该阶段是原理优化最关键的阶段，也是接点优化波及部门最少、成本最低的阶段。建议优化内容的80%以上在此阶段完成。
2）工装准备阶段：这个阶段设计已经定型，布局也基本稳定，建议2D工程师针对线束上所有接点进行一次检查，优化评估。建议10%-15%的优化在工装准备阶段完成。
3）量产阶段：量产阶段，整体布局改动较小，2D工程师根据图纸的变动量每半年进行一次整体检查，确认各个接点位置是否合理（主动措施）；工厂制造部门也可以从制造的角度反馈待优化点（被动措施）。建议剩余的5%-10%的优化工作在此阶段逐步优化。
线束接点相比塑件端子导线等在整车线束中的存在感较低，因此容易忽略它的优化，尤其是位置优化。然而，在如今客户控制设计，线束供应商能自主控制设计的部分越来越小的情况下，成本控制越来越严的情况下，接点优化工作是容易的，低风险的，同时给制造带来便利。因此，建议设计开发部门将此份优化指导放到项目阶段性的检查工作清单中，形成流程文件，进行阶段性检查。由精益生产往前推进到精益开发、精益设计。
七、结束语
汽车线束网络系统就好比城市的交通线路网络，而线束接点就好比城市的交通枢纽：线束通过各个枢纽向周围设备传递电或者信号。因此，保证接点良好的电性能和机械性能，就是保证各个枢纽的畅通，是线束优化设计中的重要内容之一。本文通过对汽车线束接点的简单介绍，列举了汽车行业发展多年来，线束上各种接点连接方式以及接点的防护和优化建议等。来源：《世界汽车》2023年5期，作者：严爱萍，安波福电气系统有限公司
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