全分布式設(shè)計在汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

肖飛 嵇境凱 孟祥剛 吳玲艷

【摘??要】我國汽車行業(yè)最近幾年隨著我國整體經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展而發(fā)展迅速，為我國人民的出行帶來很大改善。在當前汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，采用全分布式設(shè)計方法，可以使汽車電器系統(tǒng)具有較好的功能及較強的穩(wěn)定性。分布式設(shè)計通過將骨干網(wǎng)與局域網(wǎng)結(jié)合為一體，共同構(gòu)建成為數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)，電器系統(tǒng)主要由電源網(wǎng)絡(luò)來提供電能供應(yīng)，并依托于數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)來完成電器系統(tǒng)信息的共享和指令傳輸，實施分離供電，以此來保證汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更具合理性，確保了汽車運行過程中更具經(jīng)濟性。

【關(guān)鍵詞】全分布式設(shè)計;汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu);應(yīng)用

引言

我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展推動我國各行業(yè)發(fā)展迅速，其中汽車行業(yè)的發(fā)展尤為顯著。隨著我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代汽車的獨立系統(tǒng)都會有幾十個，這些電器系統(tǒng)通過電器元件進行連接組成，會需要幾百個或是數(shù)千個電氣元件，對于這些電器系統(tǒng)在汽車上的分布和電器系統(tǒng)間相互連接的物理布線，直接的影響著產(chǎn)品最終的質(zhì)量，因此，一定要采用合理的流程對電器系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，確保其具有可靠性的同時減少設(shè)計制造成本。

1全分布式汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在汽車全分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，電器系統(tǒng)中的電器主要以智能電器為主，并將整體電器系統(tǒng)分為數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)和供電網(wǎng)絡(luò)，這其中數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)主要用于控制，供電網(wǎng)絡(luò)主要作用是提供電量。具體由骨干網(wǎng)絡(luò)和大量局域網(wǎng)絡(luò)共同組成了數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并呈現(xiàn)出明顯的層次性，通過設(shè)置數(shù)字化接口，有效的實現(xiàn)了智能電器與骨干網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)絡(luò)的連接。由于數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)主要以為骨干網(wǎng)絡(luò)，因此其自身具有較強的特殊性，其有效的運用了高速CAN總線技術(shù)，為數(shù)據(jù)信息的傳輸?shù)臏蚀_性提供了重要的保障。局域網(wǎng)絡(luò)能夠減輕整車范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)負擔，其根據(jù)空間位置因素來合理對車內(nèi)電器進行劃分，以此來保證電器電量的科學和可靠供應(yīng)。由于全分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對電器系統(tǒng)進行特定控制和診斷，其操控功能十分突出。而且能夠根據(jù)汽車內(nèi)部設(shè)備的改造來對電量進行合理控制，擴展性較強，有效的降低了線束制作難度，使其更易于維護。另外，在汽車電器結(jié)構(gòu)中應(yīng)用全布分布式設(shè)計，其通過在電源網(wǎng)絡(luò)中設(shè)立多種獨立的綠色電源，其為汽車電器系統(tǒng)進行供電，可以有效的降低電能消耗，保證汽車正常的運行。而且實現(xiàn)了對蓄電池運行情況的有效監(jiān)測，一旦蓄電池電量過低，監(jiān)測系統(tǒng)能夠自動發(fā)出警報，當蓄電池電量過高時，系統(tǒng)還會自動將蓄電池內(nèi)部電量進行降低，確保汽車安全、穩(wěn)定的運行。

2全分布式設(shè)計在汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的具體應(yīng)用

2.1分布式數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)

整車電器分為骨干和局域電器兩部分，能有效降低網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復雜度，并且有利于減輕網(wǎng)絡(luò)負載，這兩部分會被分配到對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即骨干網(wǎng)和局域網(wǎng)，數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)是由骨干網(wǎng)和大量局域網(wǎng)共同組成的，將整車電器分為不同部分的標準如下，第一，能及時進行信息交換，具有較強的時效性，第二，能滿足大量信息的交換，第三，對原車電氣系統(tǒng)的安全性要求較高，局域電器會根據(jù)實際需求結(jié)合成局域網(wǎng)絡(luò)，組成局域網(wǎng)絡(luò)時需要考慮電器空間位置，功能要求以及線路約束等，在組成局域網(wǎng)時需要注重以下幾點要求，第一，組合局域網(wǎng)使用的技術(shù)需要對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點有一定的限制作用，第二，在進行局域網(wǎng)組合時，要考慮資金投入問題，明確判斷網(wǎng)路節(jié)點的增加與網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)所需要的費用，第三，隨著整車電器系統(tǒng)的升級改造，局域網(wǎng)組合的擴展性問題。

2.2發(fā)電機勵磁供電設(shè)計

試驗客車上安裝勵磁專用開關(guān)，然后其連接發(fā)電機的勵磁線圈和中心點電壓信號，還要連接骨干網(wǎng)線束。中央調(diào)節(jié)器能夠?qū)畲艑Ｓ镁S電器與其他電器的連接關(guān)系以及方向柱開關(guān)的檔位信號進行協(xié)調(diào)，轉(zhuǎn)換成適應(yīng)發(fā)電機勵磁器控制的指令，然后勵磁智能開關(guān)開始執(zhí)行操作，獲取勵磁線圈過流電流狀態(tài)以及發(fā)電機發(fā)電的狀態(tài)，將這兩種狀態(tài)發(fā)出，組合儀表會將發(fā)出的信號進行接收，通過發(fā)電機的信號指示燈給予狀態(tài)顯示，這種狀態(tài)顯示會被中央微機接收傳遞給用戶，用戶那里便會顯示勵磁線圈的過流狀態(tài)。要對發(fā)電機勵磁智能化功能進行檢驗，要檢驗勵磁供電的控制功能，對方向柱上的鑰匙檔位進行切換，當檔位從ACC被切換為ON的時候，此時勵磁線圈的電壓如果是24V時，則證明勵磁圈已被供電。當檔位從ON檔被切換到ACC檔，此時勵磁線圈的電壓處于浮空的狀態(tài)時，則表明已經(jīng)斷電;驗證勵磁線圈的過流保護功能，將鑰匙檔位處于ON檔，用一個導線接觸勵磁線圈的供電端和地信號，此時供電會瞬間被斷開，報警信號會通過中央微機發(fā)出，車輛經(jīng)過下電再上電的過程后恢復正常，便得到了相應(yīng)的驗證.

2.3汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)控制

汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的協(xié)調(diào)器，其通過針對網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)字信號的運行情況來發(fā)出正確的控制命令，因此在實際運行過程中，要求工作人員要運作合理的控制方法，使汽車電器系統(tǒng)之間保持正確的邏輯關(guān)系。對于控制系統(tǒng)而言，其主要作用是對汽車電器內(nèi)部系統(tǒng)進行控制，當內(nèi)部系統(tǒng)出現(xiàn)電壓過高或是過低情況時，控制系統(tǒng)能夠自動對電壓進行調(diào)節(jié)，保證電器系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。中央?yún)f(xié)調(diào)器在汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著重要的作用，因此要保證中央?yún)f(xié)調(diào)器能夠保持穩(wěn)定的運行，這就需要對汽車電器系統(tǒng)中的電流進行有效控制，保證汽車電器系統(tǒng)具有較好的可靠性。

2.4車用智能電流傳感器控制模塊的設(shè)計

對于該電流傳感器控制模塊主要3個電路模塊（P、L、V）以及2個接口（Z、Z），P和L兩個模塊與車用智能繼電器中描述的一致，P模塊主要是對5v的電壓進行轉(zhuǎn)換的模塊，L模塊是為了局域網(wǎng)進行通訊和計算。從Z處獲取的信號為LIN、e和e，該接線口為局域網(wǎng)線束接線口。Z則為車用電器的接口，連接霍爾傳感器，其工作電源主要是通過e和e提供的，并且接收傳感器的傳感信號。對于V模塊的硬件結(jié)構(gòu)結(jié)合L模塊的計算能夠?qū)ΤＭ姽╇娋€路的電流進行檢測，也能夠?qū)崿F(xiàn)電流狀態(tài)的轉(zhuǎn)換以及發(fā)送。

2.5不變線束系統(tǒng)

高檔汽車中的接插件和接線端口較多，并且線束電纜較長，因此在進行汽車內(nèi)部線路施工時，具有較大的復雜性和難度，同時，隨著汽車功能的增多，線束制作花費的材料和使用的勞動力將會增多，從而造成汽車制造成本的增加，不利于汽車行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，全分布式控制系統(tǒng)的一個重要優(yōu)勢就是簡化了汽車的線束制作問題，有利于提高汽車的生產(chǎn)效率，全分布式汽車電器系統(tǒng)中的線束結(jié)構(gòu)分為幾類，分別是骨干網(wǎng)線束，局域網(wǎng)線束以及電力線束，不同的線束對應(yīng)特定的電器，其中骨干網(wǎng)線束以及局域網(wǎng)線束具有相通之處，為了簡化安裝工作，這兩類線束在物理上存相同的部分，分別是支線，干線和延長線。

結(jié)語

利用全分布式設(shè)計方法來設(shè)計汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以保證整車電器系統(tǒng)具有較高的可靠性和較好的可擴展性，保證控制系統(tǒng)的實際效果，全面提高汽車電器系統(tǒng)的整體性能，為汽車安全、可靠的運行奠定良好的基礎(chǔ)。隨著技術(shù)的發(fā)展和進步，全分布式設(shè)計在汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用中也在不斷完善，其成效也會越來越顯著，這必將為整車電器系統(tǒng)的良好性能打下了堅實的基礎(chǔ)。

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（作者單位：山東汽車制造有限公司）