汽車電氣設計的重點及優化

劉鵬凱 劉海亮

摘 要：交通工具電氣系統設計領域正在重復多年前集成電路和印刷電路板（PCB）設計領域的歷史。這些領域在技術上的復雜性開始超過設計工程師們能夠獨立理解的范圍。有太多的變量需要兼顧，也有太多規則需要執行。電氣系統的日益復雜性常被視為現如今交通工具設計師們面臨的第一大挑戰。

關鍵詞：汽車；電氣；設計；重點；優化

1 汽車電氣設計的重點

在我們的工作中，汽車電氣設計工作是整個汽車生產過程中非常重要的內容，在汽車電氣設計工作中我們要不斷的總結和創新，從而開發和研究出更優化的設計方式和程序，通過實際設計中的細節完善和設計階段節點的有效控制來保障質控流程的輸出，在整個電氣設計的工作中包括了工程文件的優化、標準化、規范化、系統化等方面，除此之外，對于汽車設計工作而言，讓汽車設計走向成熟和優化才是最終的要求，在汽車設計的最初研發和設計階段就要進行嚴格的控制，必須根據相關規范進行，只有設計系統的保障才是未來汽車設計發展的重要方向，在整車設計工作中，電氣設計系統屬于一項獨立的課題，并且在汽車不斷的發展過程中，電氣系統設計的重要性越來越凸顯，在汽車電氣系統設計工作中通常包括：標桿車逆向；電氣系統原理圖設計；電氣系統電能平衡計算；電器件布置和三維線束布線設計；電線柬設計。除了基本的功能保障之外，在電氣設計工作中，由于各項相關汽車法規的規定和客戶的不同需求，還需要汽車設計人員對汽車電氣進行不斷的優化和執行，這些不同的需求是整個系統開發和制造的重要引導，在未來的發展過程中，汽車設計不僅僅面臨的是客戶的需求還要在可靠性、質量以及復雜性問題上不斷的改進優化。

2 汽車電氣設計的優化

當代汽車電氣設計的時代特點，主要體現在兩個方面：首先是系統的人性化、智能化設計，處處以人為本。其次是整車的高度安全性、舒適性、經濟性和環保特性。

2.1 總線技術

當代汽車電氣的代表車型，如：奔馳、寶馬、豐田等世界頂級車型，在電氣性能上，均采用了以計算機為核心的智能控制。不但整車具有良好的動力性能、完善的安全性能，而且駕駛起來輕松自如、悠閑自得，實現了電腦技術和汽車的完美結合。這樣的系統通常依賴于CAN總線技術。從整個電氣系統平臺而言，它具有整合所有獨立電氣/電子系統的獨特作用。整合時可能產生需要設計修改的意外問題。在正向設計過程中，必須對設計車型電器件原理進行匯總整理。根據配置的需要和各電器件設計容螢，進行整車電源合理分配以及熔斷片、繼電器容量的確定。

2.2 設計過程

在汽車的設計過程中，一款汽車的設計數顯要進行頂層的可視化工作，通過可視化的處理來進行需求的分析和生成，通過不同的需求來進行功能的分解，有了功能目標之后的下一步就是進行邏輯設計，通過邏輯設計之后要進行物理設計，接下來就是組件設計的詳細內容，將整個設計進行優化和重排，對整個部件的安排以及電路板、電子控制單元等進行整合，從而實現最終產品的設計，隨著汽車技術和設計的不斷發展，設計工作的復雜性也在與日俱增，科技化的發展實現了設計管理和變更的高度自動化，從而實現了復雜問題解決的簡單化，在設計過程中可以采用軟件的設計方式來進行追蹤、連續性、歸檔和全面自動化，通過整個設計過程和生命周期的模型涵蓋來保障系統設計的優化，在設計過程中要嚴格按照相關國標和汽標規定進行，產品設計要注重人性化和系列化，在設計中考慮到工作條件以及客戶需求等多個方面，最終得到優化的設計結果。

2.3 電氣系統電能平衡計算

在電氣系統過程中，電氣系統電能平衡是一個不可忽視的內容，通常所謂的電氣系統電能平衡指的是發電機功率匹配以及蓄電池電容量和起動機的計算和確定，這三個內容受到多個方面的影響，所以在具體的計算過程中，雖然已經有明確的計算方式，但是仍存在估算值，所以在設計過程中，電氣系統的電能平衡計算可以通過更為簡便的方式進行，通過電氣系統的分析對整車電氣配置參數進行總結，從而根據電壓、蓄電池、功率等內容來實現電能平衡的計算工作。

2.4 用電設備工作性質分析

用電設備的不同要求和用電設備的時間要根據當地的特點以及電能的配需情況來進行劃分和確定，通常根據用電設備的使用情況分為短時工作、隨機使用和連續工作。這種區分方式是一種簡單的劃分，可以通過這種劃分來進行設備的關系分析，連續工作設備顧名思義是持續不間斷用電的行駛和設備，在汽車中主要包括行駛系統、點火系統、發動機、組合儀表等，短時工作設備包括各種轉向燈、前照燈鼓風機、喇叭、以及刮水器等內容，汽車行駛過程中使用時間不確定的設備為隨機使用設備，大致包括電動門窗、制動燈、點煙器、安全氣囊、音響系統等，不同的季節和工作狀態下電氣系統的負荷不盡相同。并且不同的行車習慣以及交通狀態等問題都會造成電氣系統使用方式的不同，這就造成了不定項的內容，計算起來較為復雜，為了簡化這種計算的方式，可以采用用電設備使用頻度的權值計算方式，在計算公式中用μ來表示，統稱為加權求和。在整個車的設計內容基本確定之后，通過總布置來實現整個車內以及各個電器件的坐標，充分考慮到人機工程、裝配以及電器件的使用功能等內容，從而保障客戶使用的舒適程度。

2.5 三維線束布線設計

在布線設計工作中，通常需要遵循三維線束布線的原則和要求，在金屬件孔以及金屬棱角的部分必須進行保護裝置，常用的保護方式是彈性護套管的保護，并且車身金屬部分開孔設計必須進行橡膠的保護，避免出現金屬孔的棱角等問題，由于布線較多，所以在線束布線過程中盡量的沿邊進行，必要時要設定專門的走線凹槽，避免讓線束承受上部的壓力問題，并且由于車體的高速移動，所以必須將線束進行固定，規范要求懸空布線的出現必須小于300mm。除了基本的布線要求之外還要根據不同的汽車特點進行布線設計。

3 結束語

總而言之，在新能源汽車的不斷發展中，汽車電氣設計越來越重要，汽車的電氣設計不斷優化是未來新能源汽車發展的一個重要趨勢。

參考文獻：

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