整車電路設(shè)計(jì)優(yōu)化及應(yīng)用分析

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摘要：在汽車電路的設(shè)計(jì)開發(fā)當(dāng)中，很多工作是在驗(yàn)證中進(jìn)行的，電路設(shè)計(jì)是否合理關(guān)系到行車的安全，電源分配、熔斷器與線型的選擇是關(guān)鍵的部分，線束連接與走向也同樣非常重要，本文通過實(shí)際案例，闡述了整車電路設(shè)計(jì)的要素與方法。

關(guān)鍵字：整車電路設(shè)計(jì)；汽車；安全性

0前言

隨著市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車工業(yè)與電子產(chǎn)品這兩個(gè)體量巨大的產(chǎn)業(yè)也開始相互結(jié)合，電子產(chǎn)品越來愈多的應(yīng)用到汽車上，尤其是一些乘用車，對電子配置的需求尤其大。電子配置的增多，很大程度上影響著汽車線路的設(shè)計(jì)，不能再按照以前的方法，僅僅增加一些支線路或是熔斷器來滿足要求。這種做法會(huì)造成整車用電的不合理分配，產(chǎn)生很大的安全隱患，導(dǎo)致車輛上市后出現(xiàn)的問題比較多，短路現(xiàn)象頻現(xiàn)，甚至還有燒車的可能，影響了車輛的安全。所以，在汽車工業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，整車電路的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，需要科學(xué)認(rèn)真地去對待。

1整車電路設(shè)計(jì)

1.1電源分配設(shè)計(jì)

汽車電器件能否安全正常的工作，與汽車供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理與否有直接的關(guān)系，安全是汽車線路設(shè)計(jì)基本的出發(fā)點(diǎn)。汽車的電源分配設(shè)計(jì)主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行。（1）蓄電池直接供電的系統(tǒng)通常汽車的重要件或者安全件都是這部分電源的負(fù)載，例如，燃油泵工作的電源和重要控制器的電源等。通常稱為30電或者常電。（2）點(diǎn)火開關(guān)控制的供電系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后才開始工作的電器件一般都是這部分電源的負(fù)載，主要使用發(fā)電機(jī)電源進(jìn)行供給。例如，制動(dòng)燈的電源和轉(zhuǎn)向燈的電源以及安全氣囊的電源等。通常稱為點(diǎn)火電或者IG電。（3）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)需卸掉的負(fù)載電源這部分電器件工作電流通常比較大，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)時(shí)，不需要進(jìn)行工作。通常有點(diǎn)煙器的電源以及收放機(jī)的電源等。通常稱為ACC電源。

1.2線路保護(hù)的設(shè)計(jì)

線路保護(hù)裝置的主要作用是保護(hù)導(dǎo)線，同時(shí)還要保護(hù)回路電器件。熔斷器和易熔線是常見的線路保護(hù)裝置。（1）熔斷器熔斷器有慢熔式和快熔式兩種。慢熔式熔斷器一般是錫合金片，通常與感性的負(fù)載電路進(jìn)行串接；快熔式熔斷器一般是細(xì)錫線，不但耐振動(dòng)性和可靠性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)也比較簡單，容易檢測，因此，快熔式熔斷器相對應(yīng)用比較廣泛。（2）易熔線特殊的導(dǎo)線通過非常大的過載電流一定的時(shí)間后，能夠及時(shí)熔斷，將電源切斷，從而避免電路事故的發(fā)生，這就是易熔線。易熔線由絕緣層和導(dǎo)體組成，通常絕緣層是氯磺化聚乙烯，絕緣層相對比較厚，與同規(guī)格導(dǎo)線相比，易熔線一般比較粗。

1.3回路的設(shè)計(jì)

以某乘用車為例，在回路設(shè)計(jì)的時(shí)候，保證汽車安全的回路和容易出故障的回路必須要分開設(shè)計(jì)。保證汽車安全的電路回路一般有制動(dòng)燈，轉(zhuǎn)向燈等等，而類似室內(nèi)燈、收放機(jī)、12V電源等等，都是容易出問題的電路回路，這些用電器基本對安全功能沒有影響，只是實(shí)用型的電路。那么在設(shè)計(jì)之前，需要將這兩類電路回路分開設(shè)計(jì)，因?yàn)槿绻@些電路合并設(shè)計(jì)，則容易出現(xiàn)問題。假設(shè)室內(nèi)燈出現(xiàn)了問題，由于電路都在一個(gè)回路上，所以一個(gè)室內(nèi)燈的損壞有可能連帶著整個(gè)電路有問題，導(dǎo)致燒毀熔斷器，那么同一回路的制動(dòng)燈也會(huì)出現(xiàn)故障問題，如果車輛正在行駛，特別是在高速路上行駛出現(xiàn)這種問題的話，就會(huì)有很大的安全問題，甚至?xí)l(fā)交通事故，造成不必要的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。所以，在設(shè)計(jì)的過程中，與安全性相關(guān)的回路和容易出問題的回路需要分開設(shè)計(jì)，這樣才能夠保證在運(yùn)行的過程中相互不影響，不引發(fā)安全問題。另外就是重要的系統(tǒng)要單獨(dú)使用自己的回路。例如ABS是制動(dòng)防抱死系統(tǒng)，是汽車行駛過程中非常重要的系統(tǒng)，在汽車緊急制動(dòng)的時(shí)候，ABS系統(tǒng)能夠有效的防止車輪抱死而產(chǎn)生翻車事故，是汽車安全系統(tǒng)中重要的組成部分。某乘用車電路回路設(shè)計(jì)中，在原先的設(shè)計(jì)里，ABS回路與空調(diào)，組合儀表等回路共同使用了同一個(gè)熔斷器，這是非常危險(xiǎn)的設(shè)計(jì)行為，因?yàn)锳BS的制動(dòng)防抱死是急剎車過程中最重要的功能，這個(gè)功能需要在汽車行駛過程中都保證正常運(yùn)行。

2熔斷器與線路的選型

2.1硬件選型

在進(jìn)行汽車電路的設(shè)計(jì)時(shí)，在保證用電器正常使用的大前提下，盡量采用規(guī)模小的熔斷器和細(xì)的線型，以合理地降低成本。在某汽車電路方案的設(shè)計(jì)中，優(yōu)化之前的方案，示寬燈回路采用的是15A的熔斷器加上0.85的線型，其實(shí)這兩個(gè)數(shù)值指標(biāo)都是相對比較浪費(fèi)的。經(jīng)過優(yōu)化計(jì)算之后，研究人員發(fā)現(xiàn)其實(shí)只需要10A的熔斷器和0.5的線型就能夠滿足要求了，這樣就節(jié)約了很大一部分成本。需要說明的是，在這里成本的節(jié)約并不是對質(zhì)量的縮減，而是在合理的范圍內(nèi)盡量的減少浪費(fèi)，達(dá)到可持續(xù)生產(chǎn)的效果。優(yōu)化之后的0.5的線型比0.85的線型每米足足便宜了1到2元，這在每月量產(chǎn)幾萬輛車的生產(chǎn)線上是極大的節(jié)約。

2.2適配性選型

在電路設(shè)計(jì)的過程中，熔斷器與導(dǎo)線的適配是非常重要的概念。在配置上，兩者一定要做到合理的搭配，如果兩者不匹配，輕則造成成本的浪費(fèi)，重則有安全風(fēng)險(xiǎn)。如果熔斷器選擇過小，線束就過粗，造成不必要的浪費(fèi)；而如果熔斷器選擇過大，這樣熔斷器對線束的保護(hù)功能就會(huì)失效，如果回路上通過了超過線束額定電流的而不會(huì)引起熔斷器熔斷的大電流，時(shí)間一長，導(dǎo)線就會(huì)被損壞，嚴(yán)重的還有線束冒煙起火的風(fēng)險(xiǎn)，造成很大的安全事故。在某乘用車整車電路的設(shè)計(jì)中，后霧燈的控制回路，原設(shè)計(jì)只有一個(gè)21w的后霧燈，但是卻配了一個(gè)15A的熔斷器，這個(gè)配置存在較大的問題。當(dāng)后霧燈出現(xiàn)問題導(dǎo)致電流過大時(shí)，15A熔斷器并不能感應(yīng)到電路故障，沒有發(fā)生熔斷，這樣，線束就有損壞的風(fēng)險(xiǎn)，熔斷器就起不到線路保護(hù)的作用了，所以需要對熔斷器重新進(jìn)行選型。

3電路的合并

在整車電路的優(yōu)化中，電路的合并也是一種比較有效的方式。對于一些安全等級(jí)較低的，負(fù)載較小的電路，可以選擇合理的合并。合并的好處不僅僅在于能夠節(jié)約熔斷器和電器回路，同時(shí)維修時(shí)也更容易發(fā)現(xiàn)和解決問題。

4總結(jié)

在整車電路的設(shè)計(jì)過程中，需要進(jìn)行反復(fù)的研究驗(yàn)證，找到最優(yōu)解，在保證整車電路安全性的前提下，合理的選擇熔斷器與線型，同時(shí)考慮空間和成本上的節(jié)約，合并一些回路，使得整車電路的設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)、合理。

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作者:張小梅 何筱榮 單位:上汽通用五菱汽車股份有限公司