汽車電子電氣的負載特性及選取分析

余天剛 任藝煒 趙路濤 展亞輝

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北 保定 071000）

負載是指連接在電路中的電源兩端的電子元件。負載與電源、線路相互連接就組成了電路。

圖1、圖2為當前汽車上各類組合開關控制負載的線路連接。

Domestic cosmetic brands concern about korean brands 12 1

圖1 刮水洗滌模塊

圖2 燈光模塊

從上述線路連接圖可以看出：組合開關的實車負載主要為繼電器類、電機類、控制器輸入輸出類負載。

當前汽車上由于大量電子電氣產品的使用，導致了負載的種類繁多，最常用的主要包括繼電器、電機、揚聲器、燈具、加熱絲、各類控制器等元件。根據負載的工作特性可將其分為阻性負載、容性負載、感性負載，還包括可以模擬阻性、感性、容性或其組合的電子負載及具有特殊負載特性的燈負載，其中汽車負載主要為感性負載、阻性負載及燈負載。電子負載主要用于試驗室中作模擬負載使用。

由于感性負載的電感特性，其在接通電源或者斷開電源的一瞬間，會產生超過電源電壓幾十倍的的反向沖擊電壓，電感對電流的變化有抑制作用。當流過電感器件的電流變化時，在其兩端產生感應電動勢，其極性是阻止電流變化的。這使得流過電感的電流不能發生突變。

1 感性負載

黃絲郁金為姜科植物姜黃Curcuma longa L．的干燥塊根，其為安宮牛黃丸指定投料的四川省道地藥材，具有活血止痛、行氣解郁、清心涼血、利膽退黃的功效[1]。黃絲郁金主要包括姜黃素類和揮發油2大類化學成分，現代藥理研究表明姜黃素具有調血脂、抗氧化、抗炎、止痛、抗腫瘤的作用[2-10]；尤其具有抗菌、抗腫瘤等多種生物活性的芳基姜黃酮，抗生育活性的α-姜黃烯[11-16]，都有很高的研究利用價值。

圖示為典型可調直流恒壓電子負載電路：MOS管上的電壓經R1與R2分壓后送入運放IN+與給定值進行比較，當電位器在10%時IN-為1V，則MOS管上的電壓應為2V，負載電壓變化時輸入電流也在變化，MOS管上的電壓穩定在2V不變。

圖3 斷開過程

圖4 閉合過程

因負載性質不同，會直接影響開關等控制元件的壽命，所以在進行汽車電器相關測試過程中，應注意負載性質的選擇。下面就用理論與測試相結合的方法對各類負載的特性進行討論。

（1）重點增加跨境支付的內容。跨境支付方式有兩大類，一種是線上支付，包括各種電子賬戶支付方式和國際信用卡。由于線上支付手段通常有交易額的限制，所以比較適合小額的跨境零售。另一種是線下匯款模式，比較適合大金額的跨境B2B交易。不同的跨境結算方式差別很大，有著不同的金額限制和到賬速度，而且各自都有優缺點和適用范圍。但是在授課過程中由于課時限制是無法將這些跨境電子支付的內容全部納入課程體系的，只能對用戶采用較多的方式或平臺進行重點介紹。

負載電流滯后負載電壓一個相位差時的負載為感性負載，即具有電感的性質，當相位差角度為90°時為純感性，由楞次定律可知純感性負載的電流是不能突變的。

圖5 線路圖

圖6 繼電器線圈電壓及開關端電壓

圖7 繼電器電流

由于電子負載具有以上四種模式，其主要用于試驗室中作模擬負載使用，模擬各類電子產品的實際工作負載。

2 阻性負載

負載電流負載電壓沒有相位差時的負載為阻性負載，即具有電阻的性質，該類負載特性簡單，無沖擊電流、電壓存在。

汽車上大部分控制器類負載均為負極搭鐵結構，圖8、圖9為其線路連接圖。

實驗室設備管理員為其負責的設備設置基本信息和開放參數，如設備的功能描述、技術參數、開放時間、收費標準、機組人員、聯系方式等；校園師生或校外用戶查看儀器信息，預約實驗，并登記實驗機時、費用、成果。其主要流程和功能模塊如圖1所示。

圖8 線路示意圖

圖9 設計電路圖

當前乘用車電壓系統標稱電壓為12V，其輸入電阻一般為10kΩ左右，則其工作電流I=12/10= 1.2mA，該電流即為當前汽車各類主要控制器類負載的各部分工作電流。

圖10、圖11為滑動變阻器的接線圖及負載波形采集圖。

推動旅游產品和市場相對成熟的區域、交通干線和A級景區周邊的地區深化開展鄉村旅游，支持具備條件的地區打造鄉村旅游目的地，促進鄉村旅游規模化、集群化發展。鼓勵東部地區圍繞服務中心城市，重點推進環都市鄉村旅游度假帶建設，提升鄉村旅游產品品質，推動鄉村旅游目的地建設；鼓勵中西部地區圍繞脫貧攻堅，重點推動鄉村旅游與新型城鎮化有機結合，合理利用古村古鎮、民族村寨、文化村鎮，打造“三區三州”深度貧困地區旅游大環線，培育一批鄉村旅游精品線路；鼓勵東北地區依托農業、林業、避暑、冰雪等優勢，重點推進避暑旅游、冰雪旅游、森林旅游、康養旅游、民俗旅游等，探索開展鄉村旅游邊境跨境交流，打造鄉村旅游新高地。

當前汽車上的阻性負載以各類阻性元件為代表；主要包括：電阻、加熱絲、BCM、PEPS-ECU、發動機控制ECU、電機驅動器、BMS、網關、空調控制器、ESP控制器、安全氣囊控制模塊等。

給予中醫藥治療，予自擬養陰止嗽散方，藥物組成：沙參15 g，麥門冬30 g，天門冬15 g，川貝母10 g，山藥25 g，黨參12 g，紫苑10 g，百合10 g，五味子6 g，款冬花10 g，炙甘草10 g。1劑/d，水煎取汁300 mL，分早晚2次口服。治療1周為1個療程，共2個療程。

圖10 線路圖

圖11 開關電壓及線路電流

3 電子負載

電子負載的原理是控制內部功率MOSFET或IGBT的導通量（占空比大小），它能夠準確檢測出負載電壓，精確調整負載電流，同時可以實現模擬負載短路，模擬負載是感性阻性和容性，容性負載電流上升時間。電子負載可以模擬真實環境中的負載（用電器）。它有恒流、恒阻、恒壓和恒功率功能。典型電子負載線路圖如圖12所示。

根據凍土熱流變特性，建立了溢洪道附近土壩溫度應力狀態模型，并且應用了工程裂隙理論和凍土的熱流變性、收縮性的實驗數據。建造模型的目的是計算土壩與溢洪道接觸時溫度應力、溫度收縮裂縫的形成和擴展，地面凍脹時間，進一步降溫時溫度應力的發展，并且適用于秋冬季。該模型由以下模塊組成：(1)土壤溫度場計算。(2)溢洪道凍脹壓力計算。(3)溫度應力計算。(4)溢洪道土壤裂隙深度和寬度計算。

圖12 電路圖

3.1 恒流模式

在該模式下負載的輸入電流能在輸入變化電壓的情況下保持穩定，如圖13、圖14所示。

圖13 線路示意圖

圖14 設計電路圖

圖示為最常用的恒流電路，該電路易獲得穩定及精確的電流值，R1為取樣電阻，電路工作原理為：當給定一個信號時，如果R1上的電壓小于Vref，即OP07的-IN小于+IN，使MOS加大導通使R1的電流加大。如果R1上的電壓大于VREF時，-IN大于+IN，OP07減小輸出，就降低R1上的電流，這樣電路最終維持在恒定的給值上，也就實現了恒流工作。

3.2 恒壓模式

在該模式下負載吸收電流以使電壓保持穩定，如圖15、圖16所示。

圖5至圖7為繼電器負載的電壓、電流波形采集。圖中在開關接通時均存在沖擊電壓，斷開時存在反向感應電壓，基本無沖擊電流；對于電機類負載，因電機類負載起動時由靜止狀態變為運轉狀態，靜止狀態下電機的直流電阻很小，所以會造成一個較大（約4～7倍IN）的沖擊電流，在運轉后，相對于繞組來說，電源電壓為交變電壓，電動機感抗較大，所以電流會降低。

圖15 線路示意圖

圖16 設計電路圖

圖3、圖4為感性負載的斷開及閉合過程電壓沖擊圖。

3.3 恒阻模式

在該模式下的負載特性類似純電阻，吸收的電流與其兩端的電壓成正比，如圖17、圖18所示。

圖17 線路示意圖

圖18 設計電路圖

圖示為由硬件實現的恒阻電路：當R2為1%，如果輸入電壓為1V，那么IN+上的電壓為10mV，也就控制R1上的電壓為10mV，等效電阻為1Ω。

3.4 恒功率模式

流入負載的電流隨功率的改變而變化，功率的大小為負載流進的電流和負載兩端電壓的乘積，如圖19所示。

圖19 示意圖

當前汽車上的感性負載以各類電磁元件為代表；主要包括：刮水/洗滌電機、玻璃升降電機、四門防夾電機、繼電器等。

圖20、圖21為試驗室常用的程控負載箱電流、電壓波形采集圖。

圖20 負載箱電流采集圖

圖21 負載箱電壓采集圖

可見：程控負載箱在閉合時具有較大沖擊電流，約為額定電流的7倍；在斷開時會有沖擊電壓產生，在斷開瞬間基于穩流的作用，會產生一個沖擊電壓以保持電流穩定，但該沖擊電壓不會超過系統的額定限制，額定為14.0V，沖擊到約20V左右。

4 容性負載

負載電流超前負載電壓一個相位差時負載為容性，即具有電容的性質，當相位差角度為90°時為純容性，如電容、部分日光燈等，當前各類汽車負載中容性負載較少，這里就不在展開討論。

5 燈負載

燈負載的特性較為特殊：靠氣體導通發光的燈具一般為感性負載，靠LED發光的燈一般為阻性負載。汽車上的燈種類也較多，包括：前大燈、尾燈、氛圍燈、迎賓燈、閱讀燈、霧燈、報警燈等。

圖22所示的是典型的燈負載的波型圖，燈負載的特點在燈剛接通時有一個比較大的沖擊電流，之后電流趨于穩定：當燈絲第一次通電時，由于燈絲處于冷態，電阻比較小，當通電一段時間，燈絲被加熱，燈絲的電阻變大，其通過的電流變小。

圖22 汽車大燈波形采集圖

6 結論及各類負載使用選取建議

6.1 結論

以上對各類負載的特性進行分析，在試驗室中進行電子電氣件試驗時其負載以選擇實車負載為最佳。但對于實車負載為控制器輸入輸出信號類的試驗樣品，在試驗時一般無法滿足與實車負載一致，此時就需要對實車的負載特性進行充分分析。我們通常采用電阻、電容、電感等或它們的串并聯組合作為負載來模擬真實的負載情況。然而，不同類型的負載由于具有不同的特性，因此選擇不同的負載可能會導致截然不同的試驗結果。

“兒童離不開生活，生活離不開健康教育。”晨間戶外鍛煉作為體育活動的活動形式之一不僅能讓幼兒有效地鍛煉身體，擁有健康，而且能更多直接地接受陽光、新鮮空氣和水分等自然因素的刺激，所以只有讓幼兒充分體驗晨間戶外體育鍛煉活動的快樂，形成活潑、向上的性格，才能更好地促進各領域的學習，才能提高幼兒的生活乃至生命的質量。

6.2 負載選取建議

1）對于實車負載為燈具的試驗樣品，其試驗中應選用實車負載，因不同的燈的負載特性可能存在很大差異。

2）對于實車負載為電動機、繼電器、揚聲器等感性負載的試驗樣品進行試驗時，可統一選用繼電器作為為負載，因為繼電器體積小，易于連接。

3）試驗室常用的程控負載箱等電子負載由于是經過調整管（MOSFET或IGBT）不斷調整電流來工作的，所以在運行過程中，會存在較大的紋波電壓，如使用過程中有較高要求，需在負載內部或外部針對紋波進行特殊處理。

與“贊同”資源不同，“宣布”資源帶有明顯說話者介入的痕跡，說話者往往以此預設或者強調某個事實或觀點。例如：

4）對于實際工作中沒有沖擊電壓和電流存在的試驗樣品，其試驗時完全可以選擇電阻作為負載。

[1] 沈宏,呂強.淺談直流電子負載[J].企業標準化,2008,5(9): 16.

[2] 吳靈勇.汽車典型負載特點及對應繼電器使用觸點材料的設計[J].電氣技術,2010(9): 54-57.

[3] 徐小東.電氣系統感性負載干擾的成因及抑制方法[J].建筑機械,2001(5): 36-37.