汽車參考資料電氣系統(tǒng)設(shè)計

1、在過去的十幾年里，中國的汽車工業(yè)得到飛速的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)化進程很廣泛、很全而。從研發(fā) 層而上來講。目前的成就與大家對汽車事業(yè)的忠誠期待和不懈努力是分不開的。如何滿足產(chǎn) 品產(chǎn)業(yè)化和藝術(shù)化的需要，實現(xiàn)設(shè)訃周期的縮短和設(shè)汁品質(zhì)的提髙，這些都是目前大家所關(guān) 心的問題.合理的設(shè)計流程和方法會使工作事半功倍。因此，在汽車設(shè)計研發(fā)階段，設(shè)訃過 程必須得到規(guī)范和控制，系統(tǒng)化和標準化才是上向成熟的標準。電氣系統(tǒng)設(shè)計在整車設(shè)計過 程中是相對獨立的設(shè)計課題。隨著汽車科技不斷發(fā)展，電氣系統(tǒng)設(shè)il也將在未來汽車設(shè)計中 扮演更加鶯要的角色。汽車電氣系統(tǒng)設(shè)計一般包括5個步驟：標桿車逆向：電氣系統(tǒng)原 理圖設(shè)計：電氣系統(tǒng)電能平衡訃

2、算；電器件布置和三維線束布線設(shè)汁；電線柬設(shè)汁。 關(guān)于汽車電氣系統(tǒng)設(shè)計的具體過程。本文作了簡要敘述.淺見與大家共同探討。1標桿車逆向每個新的設(shè)汁課題.任設(shè)計初都會有標桿車（參考樣車），標桿車逆向過程就是對標 桿車進行了解和分析。并作為設(shè)汁車型的原始積累或設(shè)訃參考。其主要包括標桿車電器件測 量、標桿車電器件功能描述、拆車工藝描述、比對（Benchmark）記錄表、標桿車電氣系統(tǒng)分 析報告等。下而就標桿車電器件測量作詳細的描述。在電氣系統(tǒng)設(shè)計之初.應(yīng)對各用電設(shè)備進行電流值以及其他相關(guān)參數(shù)的測量.作為 正向電氣系統(tǒng)設(shè)計的參考依據(jù)。因為在設(shè)計過程中，某嶼電流參數(shù)將會影響整車電流分配。 發(fā)電機、蓄電池、起

3、動機以及各熔斷片容最的確左都將以此為根據(jù)。在整車靜態(tài)、蓄電池電 壓為12.47 V時。點火開關(guān)打到oFF檔，其靜態(tài)電流為0.1 A：當點火開關(guān)打到ACC檔時， 其電流為0.1 A：當點火開關(guān)打到ON檔時，苴電流為1. 72AO在整車靜態(tài)、蓄電池電壓為 12. 47V時.全車各電器件工作電流測最數(shù)據(jù)如表1所示。對各用電設(shè)備進行電流值以及其 他相關(guān)參數(shù)測量，其操作流程及方法如下。1）首先測量整車靜態(tài)下蓄電池的電壓，如果電壓不足.要及時充足電后才能進行測 屋。2）査看燃油表顯示的油量，如果缺油，要及時加油后才能進行測疑。3）拆卸蓄電池負極樁線柬端子，將萬用表正極（紅表筆）連接到線束端子，負極（黑表

4、筆）連接到蓄電池負極樁頭。4）在每次測量電器件電流之前，都要注意核實點火開關(guān)的檔位.并記下所在檔位的 靜態(tài)電流，然后操縱相關(guān)開關(guān)和按鈕。記下此時的電流值。2次的電流值相減才是所測電器 件的真實電流。5）測量中表筆會因電流較大而發(fā)熱，要注意停止測量使之冷卻降溫，以免影響測量 結(jié)果.避免燒損表筆。6）對于工作電流較小的電器件。使用萬用表電流檔適當量程：對于工作電流可能大 于萬用表電流檔量程時，應(yīng)使用鉗形表，并選擇適當檔位。以保證測量的準確性。7）使用鉗形表時應(yīng)將鉗口掐在電線的相對直線段上。并注意校零。表1全車各電器件工作電流測量表AA:JF2R3ikRe? aOFT0.14.114.134.144

5、144.M野幷燈冷燈4.14-Ji.96丨11.88Ll.l7.77AM4、燈4,!442.94I21119IMI8.77OFF01L742-D2.742742.MAG0-11.952J)iL931961.8661 M ft ACC(LI0.46CLW0.370.406a3lOFT(LI435.-W2,7$164.06EOFF0-1l.M124LOJ1.181.08OFF0.10J40.750.7S0.750上5站紆OFF0.1,024.99WijQ49Wlit1413.403.403.40I.6S(TOJ6-716.7D6.756.T26.62亀A族OM1.7211.94IZI311.961

6、2X)12.29j(MMI.T?9479.30Q.O9.267.S4WI7JR7A”&I8W1.72S34.94.54.9119(W1.723J330129315urON!725.165.13SW5.16144券向燈OML725J65215.05323.6ON皿R541$21S.305JftKMVtrWT0.16-247J6.n禮24.1411.74117811.7511.767.62r莫燈*7.77U2612.72H.lft13.715.94OFF0-1074QT40.750.740.64ow1.729-7$9.709.7S9.73S.OE1/)2ia.Mtan10.12I0.BMBJ加1.

7、727707.W7.747.715.WON1 725M5.M55*5.73.9Huarw1.724_4O4374.41439167右點渤上arOMIJ25.M5205.783.34W成或下(WL72W3323.413.23Mlw witON1.7211W14631121iWII W左克疇上 ftCWIJ2SJJ6.6Se.2$4 53fl AT flONi.n33134.233.H8116FlIW1.121421ISJJ15.46)174sanSTARr163.s2電氣系統(tǒng)原理圖設(shè)計最開始的電氣系統(tǒng)原理圖是對標桿車線朿逆向的結(jié)果。然而，在正向設(shè)讓過程中， 必須對設(shè)計車型電器件原理進行匯總整理.

8、根據(jù)配置的需要和各電器件設(shè)計容螢，進行整車 電源合理分配以及熔斷片、繼電器容量的確宦。原理圖的畫法也各不相同，找到一種合理、 淸晰、簡便的制圖方法同樣是一種完美的設(shè)計革新。為了讓圖紙簡單實用、一目了然，作者 采用圖1的畫法（為了說明原理圖的畫法。筆者剪切了某微客車的電源起動系統(tǒng)設(shè)計原理圖 以示說明），在我們批產(chǎn)車維修手冊中也采用了此類電路原理圖，對維修起劍了很好的效果。 電氣系統(tǒng)原理圖的設(shè)計要求如下。1）設(shè)計任務(wù)書滿足技術(shù)協(xié)議要求。2）符合設(shè)計任務(wù)書要求。3）設(shè)計按照國標和汽標規(guī)宦執(zhí)行。4）對標桿車充分了解.制左沿用件、改制件和新件。5）產(chǎn)品設(shè)計采用系列化、通用化、標準化。6）產(chǎn)品設(shè)計考慮電流

9、、電壓、功率、工作條件、系統(tǒng)間信號傳輸方式及要求。3電氣系統(tǒng)電能平衡計算電氣系統(tǒng)電能平衡就是通常進行的起動機和發(fā)電機的功率匹配以及蓄電池的電容量 確泄。在以前的很多資料中，對三者的匹配己作過論述，分析相當細致?？紤]到影響三者關(guān) 系的因素眾多，一直以來il算都存在經(jīng)驗估值，因此，在設(shè)訃過程中，可以通過簡便快捷的 方法進行計算。在進行電氣系統(tǒng)分析前，必須對整車的電氣配宜了解。對供電系統(tǒng)的主要參 數(shù)進行確立，如整車電氣系統(tǒng)的電壓、搭鐵極性、蓄電池容量及起動機的功率等。3.1用電設(shè)備工作性質(zhì)分析根據(jù)汽車行駛中用電設(shè)備的工作時間長短及頻率，并結(jié)合當?shù)貧夂颦h(huán)境所區(qū)別于貝 他地域的電能配需情況，對用電設(shè)備實

10、行3種工作性質(zhì)劃分：連續(xù)工作制、短時丁作制和隨 機使用的設(shè)備。工作制的區(qū)別是通俗的比喻。是筆者根據(jù)經(jīng)驗給予的分類。如此劃分可充分 考慮滿足車輛正常行駛的用電量，并準確表達各設(shè)備主次關(guān)系（襤車所有用電設(shè)備都將參加 工作制的編排）。3.1.1連續(xù)工作制設(shè)備連續(xù)工作制設(shè)備指在汽車行駛中連續(xù)不問斷用電的設(shè)備，包括發(fā)動機點火系統(tǒng)、行 駛系統(tǒng)、組合儀表等。1. 2短時工作制設(shè)備短時工作制設(shè)備指汽車行駛中常使用的間斷性用電設(shè)備，包括前照燈、夜間燈、轉(zhuǎn) 向燈、霧燈、牌照燈、空調(diào)壓縮機、鼓風機、喇叭、制動燈、前刮水器和后刮水器等。3.1.3隨機使用的設(shè)備隨機使用的設(shè)備指汽車行駛中使用時間不確左、隨機使用的用電設(shè)

11、備，包括車內(nèi)燈、 散熱器電風扇、電動門窗、前洗滌、后洗滌、倒車燈、制動燈、點煙器、音響系統(tǒng)、安全氣 麥和英他用電設(shè)備。3.2整車用電最計算電氣系統(tǒng)負荷與用電設(shè)備的使用和工作狀態(tài)相關(guān)，用電設(shè)備的丁作狀態(tài)決左于季節(jié)、環(huán)境、交通狀態(tài)和個人的使用愛好。復雜的使用條件使電氣系統(tǒng)負荷計算變得困難，為了分 析計算的方便，引入用電設(shè)備使用頻度（或者負荷計算權(quán)值），用U來表示，即加權(quán)求和。 整車用電設(shè)備用電量如表2所示。根據(jù)用電設(shè)備使用頻度計算電器設(shè)備的用電量。公式如下式中：式中：嚴為等效電流：I為第i個用電設(shè)備所對應(yīng)的權(quán)值系數(shù)：I：為第i個用電設(shè) 備的電流?？傆嫻β蔖總*+卩畑詠+盡心十60 （%為點火開關(guān)不

12、同檔位所負載的各用電量之和。例如：P1，為點火開關(guān)IG檔位用電量和，60表示整個電氣回路里電 量損耗的估值）,需要輸岀的電流：JfP/U（U二14 V）, I運二P/IXU二12 V）。根據(jù)整車實際 用電量和蓄電池的充電平衡，為保證蓄電池可靠地充電，使蓄電池的充放電也達到平衡，發(fā) 電機輸出電流，應(yīng)超過額左輸岀電流L的1.2倍，由此可以確泄發(fā)電機規(guī)格。表2整車用電設(shè)備用電量一 爲MHI8J:3皂Bm.Q3 M-令，3AWGR WO0.5LCXXAGC STARlfoBrB0.5 斟詒儀W7W7 3Y 209WRQ5 gin定電叱14/QF一 3.3蓄電池容量的確定蓄電池是供電系統(tǒng)的輔助電源.它擔

13、負著發(fā)動機起動時供給起動機電源及發(fā)電機不 T作或低速運轉(zhuǎn)時向用電設(shè)備供電。當用電設(shè)備所需的功率超過發(fā)電機所發(fā)出的功率時，蓄 電池與發(fā)電機聯(lián)合向用電設(shè)備供電。但蓄電池原則上只擔負起動機的負荷，其電容量計算經(jīng)驗公式如下：Q為蓄電池容量，Ah： u為經(jīng)驗系數(shù)，范困630810： Pn為起動機額肚功率，kW： U 為起動機的標稱電壓，V。例如，某設(shè)計車型發(fā)動機配用的起動機額泄功率1.0 kW,標稱電壓為12 V, 口取630810,則蓄電池電容量為:0 x=630X1.0/ 12=52.5 Ah： 0=810X1.0/12=67.5 Ah 再通過下而的公式演算。選擇蓄電池的容量。起動機功率為P二l.O

14、kW,標稱電壓U二12V,所 需蓄電池的起動電流人=2X1 000/Vt/=2xl OOOx 1.0/12=167 A。根據(jù)GB/T 5008. 2表3中的蓄電池規(guī)格，考慮冷起動特性。本應(yīng)選用蓄電池額泄 容量為60 Aho但碌然有些浪費，加之空間無法滿足60 Ah蓄電池布置尺寸.最終選用了已 成熟搭載其他車型的55 Ah非標電池。并得到了良好的效果。4電器件布置和三維線束布線設(shè)計1電器件的布置電器fl二的布置是為所有的電氣連接、功能實現(xiàn)、造型、結(jié)構(gòu)等服務(wù)的。在整車設(shè) 計的內(nèi)#1-造型左下來后，經(jīng)過油泥和掃描工作，由總布置確定各電器件在整車坐標中的具 體坐標位置.滿足人機工程學、裝配丁藝性以及各

15、電器件自身的特性等原則。2三維線束布線設(shè)計4. 2.1互維布線結(jié)構(gòu)原則1）凡穿越金屬件孔或金屬棱角時.線柬必須：fi-彈性護套管保護。2）金屬孔設(shè)計時，必須有橡膠護套。3）線束布線應(yīng)沿邊、沿槽。防止線束直接承受壓力。4）線柬必須在車身上可靠固定，不允許有大于300 mm的懸空布線。5）電線朿尺寸應(yīng)符合QC/T 29106的規(guī)怎，其中電線束基本尺寸極限偏差取值如表 3所示。表3 QC/T 29106電線束基本尺寸極限偏差if州屯*用電設(shè)齡乂憐柜用K0.30o.so位燈點庇燈0.300.300.300.30O.QS0.10仰胛T1.000.30ns*0.10AASt*|唱功iai 怕合f1.001

16、.00i.no1.00車g燈is丿啾歎機開購 電曲門窗HM.HlAWMCBW *K中檸愉ABM 統(tǒng). 住仝氣6）線朿總向應(yīng)盡量遠離髙溫發(fā)熱物體，避免傳導熱和輻射熱的傷害。7）運動件、開閉件間的線束要留足最大開度的長度。并考慮最小開度時的堆積奪間 和固定方式。8）需要在外而連接電器件插接件且需再塞回固左的線柬。要留足拉出操作時需要的 長度。并考慮固定后的堆積空間和固泄方式。9）線束布線考慮工藝裝配順序和裝配的方便性。10）要考慮插接件的占用空間和對接操作空間。11）無法實現(xiàn)雙手操作空間的部位.應(yīng)將插接件一側(cè)作固左安裝，以便于單手操作。12）較長距離穿過狹窄孑L洞，應(yīng)要求結(jié)構(gòu)件中間加開便于中轉(zhuǎn)線束

17、的沉孔。13）盡可能考慮大總成模塊化裝配，提高生產(chǎn)線裝配速度。4. 2.2三維布線的工藝性要求1）線束的固泄孑L要盡W能開在結(jié)構(gòu)件的平面區(qū)域。曲而上固左時，最好在結(jié)構(gòu)件 上做出小平面。2）線柬過孔的密封保護要考慮橡膠擴大處在應(yīng)力變形的狀態(tài)及裝配方向。3）飯金結(jié)構(gòu)件不允許開孑L時?？煽紤]熔焊卡條或焊接凸起支架及凸焊螺栓（卡柱）。4）線束與飯金fnl起或棱角過渡時，可將飯金件做凹槽，以保護線朿免于擠壓損壞。5）線束及電器件的固泄安裝能采用卡接等徒手操作的，盡量避免使用工具。6）布線結(jié)朿，應(yīng)該測岀線束上各個卡扣、膠套、電器件間的線束長度，作為二維線 束圖上的線長標注的依據(jù)，測量稱度達到七5 mm即可

18、。電器件布置和i維線束設(shè)計不僅是 線束長度的模擬和線束包扎方式的依據(jù)，同時也是對衍生標準件的確泄。5電線束設(shè)計電線朿是電氣原理圖的產(chǎn)品反映，是電氣系統(tǒng)電源信號或數(shù)據(jù)信號進行傳遞或交換, 實現(xiàn)電器部件功能，滿足車輛行駛安全、可靠、娛樂實時控制的載體。隨著電器配苣在汽車 研發(fā)中投入百分比的不斷增加.此載體的穩(wěn)世性和安全性將尤為重要。怎樣來提髙電線束的穩(wěn)泄性和安全性？筆者認為：應(yīng)該從導線規(guī)格、熔斷絲規(guī)格以 及插接件的選擇上進行加強。1導線規(guī)格參數(shù)的確定在確定導線截而枳時要考慮電壓降和發(fā)熱。用電設(shè)備的電流強度為：ZP/UU此在絕緣導線允許的電壓降下.導線的截而積由表4査出。實際的電壓降U*由下式算 岀

19、：UIpL/A表4標準PVC導線熔斷絲安全值及電線電壓降典型數(shù)據(jù)/nwrU*/A/A電樂nV/IUD1安金/A電JR /AmVO.S763IQ.OW0.10g516.0JOO靜ISL1512ISJ 25100Ut.S2016II3SISO120202.530241650200160234.04032IX逼PT孕6.0304020在新型汽車上，大多數(shù)的用電設(shè)備都有保護。然而起動機電纜由于其起動電流特性。 故不采用常規(guī)的熔斷絲保護。起動機電纜要么不保護，要么采用髙溫分離元件。在臨界安全 點時切斷電流。此外。起動機電纜的連接特別重要，因為在電纜上的電壓降z,l-發(fā)動機的 冷起動特性比正常連接后達到的U金值電流和持續(xù)電流有更重大影響。除起動機外。英他用電 設(shè)備大都采用熔斷絲保護，或者在電控系統(tǒng)中采用電子保護裝垃。設(shè)il標準供電導線的尺寸 時就應(yīng)考慮保護方式。采用熔斷幺幺保護方式時。用電設(shè)備的最大持續(xù)電流應(yīng)小于熔斷幺攵額左 電流的80%