乘用車整車電氣原理設計

梁新鳳

【摘 要】整車電氣原理是用來表明整車線束系統給各用電器傳導電能和傳遞信號的電路連接關系。整車電氣原理的設計，關系到整車各用電器的功能實現，是分析電氣回路、排查電器故障的重要依據。

【關鍵詞】整車電氣原理設計；電源分配設計；接地分配設計；回路匹配設計；壓接點設計

【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，是整車電氣系統的核心，它表明了整車線束系統為實現各用電器的功能，一方面通過導線將電源及用電器連接構成回路，為用電器傳導電流，另一方面通過導線回路實現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。整車電氣原理設計是否合理，直接關系到汽車電器件能否正常工作以及全車的安全性、可靠性、經濟性和舒適性，它是整車開發過程中的一個重要環節。

整車電氣原理設計的主要內容包括電源分配設計、接地分配設計、回路匹配設計、INLINE的選型以及回路壓接點設計。

1 整車電氣原理的設計輸入文件

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

2 整車電氣原理設計

2.1 電源分配設計

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，同時對線路保護進行設計。

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（常電或30電）；②點火開關控制的供電系統（IG電或15電）；③發動機起動時卸掉負載的電源（ACC電）。根據車型的電氣系統組成情況，給與合理的電源分配。

電源分配設計一般要遵循以下原則：①所有電源回路都需要進行回路保護；②考慮負載的重要等級以及行車安全，對于重要的安全件，需要單獨的熔斷器來保護，如近光燈回路；③考慮不同系統的功能關聯性和失效模式，減少不同系統和功能之間的相互影響；④區分負載類型是擾動負載還是穩態負載；⑤就近原則，靠近負載的實際安裝位置分配電源。

電源分配設計的步驟如下：首先，根據整車蓄電池、起動機、發電機的相關參數，以及子系統負載信息，進行電源類型的分配，以及保險絲、繼電器的種類及個數確定。然后，結合車內空間、可擴展性、成本、平臺化等因素，對電器盒進行選型并確定其個數。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，根據就近原則及負載布置信息，進行電器盒內的負載電源分配。如前艙電器盒主要對前艙的電器件進行供電，儀表板電器盒主要對駕駛艙內的電器件進行供電。

2.2 接地分配設計

在整車電路中，一般會使用導線與車身、發動機或變速箱連接在一起，這樣可以車身、發動機、變速箱實現共地。這種實現接地的做法，稱為“搭鐵”。

為避免接地導線過長，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發動機ECU、ABS/ESP、EPS、SRS等對整車性能及安全影響大，且易受其他用電設備干擾，所以這些件需要單獨接地。尤其對于安全氣囊系統SRS，其接地點不僅應單設，而且為了確保其安全可靠，最好設計兩個及兩個以上接地點。其目的是其中一個接地失效，系統可通過另一接地點搭鐵，確保系統安全工作。②音箱系統為避免電磁干擾，也要單獨接地；弱信號傳感器的接地最好獨立，接地點最好是在離傳感器較近的位置，以保證信號的真實傳遞。③有些電器件必須共用接地點，以防止不同接地點之間的電位差影響到電器件之間功能的正常實現。

其他電器件可根據具體布置情況相互組合共用接地點。蓄電池負極線、發動機搭鐵線等因導線截面較大，因此一定要控制好線長和走向，減小電壓降。為增加安全性，發動機、車身一般要單獨連到蓄電池負極搭鐵。

2.3 回路匹配設計

回路匹配設計，主要是根據負載信息，設定熔斷器的型號和容量，從而確定匹配的回路線徑。

2.3.1 負載信息確認

根據收集到的整車子系統信息，確認負載類型、負載電流特性曲線。負載類型、負載電流特性曲線如下圖1所示：

2.3.2 設定熔斷器的型號和容量

熔斷器的作用是保護導線，其類型分為快熔型熔斷器和慢熔型熔斷器。小電流負載和短時間脈沖電流負載，一般選擇快熔型熔斷器，大電流負載和鎖電流負載一般選擇慢熔型熔斷器。

熔斷器的容量設定主要遵循以下原則： 一般來說，熔斷器負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：需要考慮負載額定電流值、負載類型、環境溫度影響、繼電器盒類型、暫態電流波形；②慢熔型熔斷器容量：需要考慮和區分連續負載、間歇性負載、特殊負載。

2.3.3 確定回路線徑

根據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境溫度、回路導線的容許溫度、通電時回路導線的溫升以及成捆線束容許電流的折減系數?？偟脑瓌t是要求發生短路時熔斷器的熔斷時間短于導線發煙時間。如圖2，橙色線代表熔斷器的熔斷時間，粉色線代表導線的發煙時間，回路導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：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連接器的孔位數要滿足所接回路的總數；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 回路壓接點設計

整車電氣原理回路的壓接點設計，需要遵循以下三點：第一，單邊回路數最多不超過7根，總回路數最多不超過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線的壓接工藝要求。

3 整車電氣原理設計校核驗證

整車電氣原理需與子系統信息作進一步的校核，并通過以下相關試驗進行驗證其設計的合理性：①過載試驗；②堵轉試驗；③短路保護試驗；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 結束語

整車電氣原理，是整車電氣系統的核心。整車電氣原理設計得合理，才能保證汽車各用電器能按照操作者的意圖來實現其功能，也才能保證汽車的安全性、可靠性、經濟性以及舒適性。

【參考文獻】

[1]李元勝.汽車電路系統設計與Multisim仿真[D].青島大學，2014.

[2]吳建剛.目前汽車電路存在的問題與對策[J].汽車電器，2007.

[3]蔣廷云.汽車電線束熔斷器的選擇[J].汽車電器，2012（12）：16-19.

[4]任鳳文.汽車電線束設計[J].汽車電器，2003.

[責任編輯：湯靜]