乘用車整車電氣原理設(shè)計

梁新鳳

【摘 要】整車電氣原理是用來表明整車線束系統(tǒng)給各用電器傳導(dǎo)電能和傳遞信號的電路連接關(guān)系。整車電氣原理的設(shè)計，關(guān)系到整車各用電器的功能實(shí)現(xiàn)，是分析電氣回路、排查電器故障的重要依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】整車電氣原理設(shè)計；電源分配設(shè)計；接地分配設(shè)計；回路匹配設(shè)計；壓接點(diǎn)設(shè)計

【Abstract】The schematic is used to indicate the vehicle electrical system of the vehicle wiring harness to each electrical power and signal transmission connection between circuits. Vehicle electrical schematic design， all related to the vehicles electrical functions to achieve， is an important basis for the analysis of electrical circuits， troubleshoot electrical faults.

【Key words】Vehicle electrical schematic design； Power distribution design； Ground distribution design； Matching circuit design； Splices design

0 引言

整車電氣原理，是整車電氣系統(tǒng)的核心，它表明了整車線束系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)各用電器的功能，一方面通過導(dǎo)線將電源及用電器連接構(gòu)成回路，為用電器傳導(dǎo)電流，另一方面通過導(dǎo)線回路實(shí)現(xiàn)相連接的用電器之間的信號傳遞，從而使各電器件能夠按照操作者的意圖正常工作。整車電氣原理設(shè)計是否合理，直接關(guān)系到汽車電器件能否正常工作以及全車的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，它是整車開發(fā)過程中的一個重要環(huán)節(jié)。

整車電氣原理設(shè)計的主要內(nèi)容包括電源分配設(shè)計、接地分配設(shè)計、回路匹配設(shè)計、INLINE的選型以及回路壓接點(diǎn)設(shè)計。

1 整車電氣原理的設(shè)計輸入文件

整車電氣原理的設(shè)計輸入階段，應(yīng)獲得以下文件：①整車配置表；②各電器子系統(tǒng)信息，包括子系統(tǒng)工作原理圖、接口定義及負(fù)載特性等；③各電器件在汽車上的布置信息。

2 整車電氣原理設(shè)計

2.1 電源分配設(shè)計

電源分配主要是基于整車各用器的工作原理，在滿足各子系統(tǒng)工作原理的前提下，確定采用何種方式給用電器供電，同時對線路保護(hù)進(jìn)行設(shè)計。

整車電源類型大致可分為以下三種：①蓄電池直接供電系統(tǒng)（常電或30電）；②點(diǎn)火開關(guān)控制的供電系統(tǒng)（IG電或15電）；③發(fā)動機(jī)起動時卸掉負(fù)載的電源（ACC電）。根據(jù)車型的電氣系統(tǒng)組成情況，給與合理的電源分配。

電源分配設(shè)計一般要遵循以下原則：①所有電源回路都需要進(jìn)行回路保護(hù)；②考慮負(fù)載的重要等級以及行車安全，對于重要的安全件，需要單獨(dú)的熔斷器來保護(hù)，如近光燈回路；③考慮不同系統(tǒng)的功能關(guān)聯(lián)性和失效模式，減少不同系統(tǒng)和功能之間的相互影響；④區(qū)分負(fù)載類型是擾動負(fù)載還是穩(wěn)態(tài)負(fù)載；⑤就近原則，靠近負(fù)載的實(shí)際安裝位置分配電源。

電源分配設(shè)計的步驟如下：首先，根據(jù)整車蓄電池、起動機(jī)、發(fā)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，以及子系統(tǒng)負(fù)載信息，進(jìn)行電源類型的分配，以及保險絲、繼電器的種類及個數(shù)確定。然后，結(jié)合車內(nèi)空間、可擴(kuò)展性、成本、平臺化等因素，對電器盒進(jìn)行選型并確定其個數(shù)。一般車型主要有前艙電器盒和儀表板電器盒，外加蓄電池處的前端保險絲盒，有的車型可能會增加后行李箱電器盒。最后，根據(jù)就近原則及負(fù)載布置信息，進(jìn)行電器盒內(nèi)的負(fù)載電源分配。如前艙電器盒主要對前艙的電器件進(jìn)行供電，儀表板電器盒主要對駕駛艙內(nèi)的電器件進(jìn)行供電。

2.2 接地分配設(shè)計

在整車電路中，一般會使用導(dǎo)線與車身、發(fā)動機(jī)或變速箱連接在一起，這樣可以車身、發(fā)動機(jī)、變速箱實(shí)現(xiàn)共地。這種實(shí)現(xiàn)接地的做法，稱為“搭鐵”。

為避免接地導(dǎo)線過長，造成不必要的電壓降，一般采用就近接地。另外，接地分配也需要考慮到以下三種接地要求：①發(fā)動機(jī)ECU、ABS/ESP、EPS、SRS等對整車性能及安全影響大，且易受其他用電設(shè)備干擾，所以這些件需要單獨(dú)接地。尤其對于安全氣囊系統(tǒng)SRS，其接地點(diǎn)不僅應(yīng)單設(shè)，而且為了確保其安全可靠，最好設(shè)計兩個及兩個以上接地點(diǎn)。其目的是其中一個接地失效，系統(tǒng)可通過另一接地點(diǎn)搭鐵，確保系統(tǒng)安全工作。②音箱系統(tǒng)為避免電磁干擾，也要單獨(dú)接地；弱信號傳感器的接地最好獨(dú)立，接地點(diǎn)最好是在離傳感器較近的位置，以保證信號的真實(shí)傳遞。③有些電器件必須共用接地點(diǎn)，以防止不同接地點(diǎn)之間的電位差影響到電器件之間功能的正常實(shí)現(xiàn)。

其他電器件可根據(jù)具體布置情況相互組合共用接地點(diǎn)。蓄電池負(fù)極線、發(fā)動機(jī)搭鐵線等因?qū)Ь€截面較大，因此一定要控制好線長和走向，減小電壓降。為增加安全性，發(fā)動機(jī)、車身一般要單獨(dú)連到蓄電池負(fù)極搭鐵。

2.3 回路匹配設(shè)計

回路匹配設(shè)計，主要是根據(jù)負(fù)載信息，設(shè)定熔斷器的型號和容量，從而確定匹配的回路線徑。

2.3.1 負(fù)載信息確認(rèn)

根據(jù)收集到的整車子系統(tǒng)信息，確認(rèn)負(fù)載類型、負(fù)載電流特性曲線。負(fù)載類型、負(fù)載電流特性曲線如下圖1所示：

2.3.2 設(shè)定熔斷器的型號和容量

熔斷器的作用是保護(hù)導(dǎo)線，其類型分為快熔型熔斷器和慢熔型熔斷器。小電流負(fù)載和短時間脈沖電流負(fù)載，一般選擇快熔型熔斷器，大電流負(fù)載和鎖電流負(fù)載一般選擇慢熔型熔斷器。

熔斷器的容量設(shè)定主要遵循以下原則： 一般來說，熔斷器負(fù)荷電流不超過熔斷器額定電流的70%。同時，還要考慮以下因素。①快熔型熔斷器容量：需要考慮負(fù)載額定電流值、負(fù)載類型、環(huán)境溫度影響、繼電器盒類型、暫態(tài)電流波形；②慢熔型熔斷器容量：需要考慮和區(qū)分連續(xù)負(fù)載、間歇性負(fù)載、特殊負(fù)載。

2.3.3 確定回路線徑

根據(jù)已確定的熔斷器來選擇與之匹配的回路線徑。此過程要綜合考慮回路所在的環(huán)境溫度、回路導(dǎo)線的容許溫度、通電時回路導(dǎo)線的溫升以及成捆線束容許電流的折減系數(shù)?？偟脑瓌t是要求發(fā)生短路時熔斷器的熔斷時間短于導(dǎo)線發(fā)煙時間。如圖2，橙色線代表熔斷器的熔斷時間，粉色線代表導(dǎo)線的發(fā)煙時間，回路導(dǎo)線與熔斷器的匹配判定左圖是可取的，右圖則是不可取的。

2.4 INLINE選型

INLINE即線對線連接器。INLINE的選型，需要考慮以下三點(diǎn)：第一，INLINE的端子線徑壓接范圍要與所接回路的線徑匹配；第二，INLINE連接器的孔位數(shù)要滿足所接回路的總數(shù)；第三，回路走向要與INLINE所在車上的安裝位置匹配，一般采用就近原則。特殊回路如安全氣囊系統(tǒng)回路對端子鍍層有特殊要求，一般不與其他回路共接同一INLINE。

2.5 回路壓接點(diǎn)設(shè)計

整車電氣原理回路的壓接點(diǎn)設(shè)計，需要遵循以下三點(diǎn)：第一，單邊回路數(shù)最多不超過7根，總回路數(shù)最多不超過12根；第二，壓接的所有回路中，最小回路線徑與總回路線徑之比必須大于或等于5%；第三，各回路之間的線徑匹配須滿足導(dǎo)線的壓接工藝要求。

3 整車電氣原理設(shè)計校核驗證

整車電氣原理需與子系統(tǒng)信息作進(jìn)一步的校核，并通過以下相關(guān)試驗進(jìn)行驗證其設(shè)計的合理性：①過載試驗；②堵轉(zhuǎn)試驗；③短路保護(hù)試驗；④整車配電工作電流測試；⑤供電及接地回路電壓降測試；⑥熔斷器熔斷情況下的功能故障測試；⑦接地不良情況下的功能故障測試；⑧整車搭載耐久試驗。

4 結(jié)束語

整車電氣原理，是整車電氣系統(tǒng)的核心。整車電氣原理設(shè)計得合理，才能保證汽車各用電器能按照操作者的意圖來實(shí)現(xiàn)其功能，也才能保證汽車的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及舒適性。

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[責(zé)任編輯：湯靜]