整車電路設(shè)計優(yōu)化及應(yīng)用分析
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摘要：在汽車電路的設(shè)計開發(fā)當(dāng)中，很多工作是在驗證中進(jìn)行的，電路設(shè)計是否合理關(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，本文通過實際案例，闡述了整車電路設(shè)計的要素與方法。
關(guān)鍵字：整車電路設(shè)計；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，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)計的過程中，整車電路的設(shè)計就顯得尤為重要，需要科學(xué)認(rèn)真地去對待。
1整車電路設(shè)計
1.1電源分配設(shè)計
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)計合理與否有直接的關(guān)系，安全是汽車線路設(shè)計基本的出發(fā)點。汽車的電源分配設(shè)計主要從以下三個方面進(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）點火開關(guān)控制的供電系統(tǒng)在發(fā)動機啟動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)電機電源進(jìn)行供給。例如，制動燈的電源和轉(zhuǎn)向燈的電源以及安全氣囊的電源等。通常稱為點火電或者IG電。（3）發(fā)動機起動時需卸掉的負(fù)載電源這部分電器件工作電流通常比較大，在發(fā)動機進(jìn)行起動時，不需要進(jìn)行工作。通常有點煙器的電源以及收放機的電源等。通常稱為ACC電源。
1.2線路保護(hù)的設(shè)計
線路保護(hù)裝置的主要作用是保護(hù)導(dǎo)線，同時還要保護(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，不但耐振動性和可靠性強，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間后，能夠及時熔斷，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
以某乘用車為例，在回路設(shè)計的時候，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。保證汽車安全的電路回路一般有制動燈，轉(zhuǎn)向燈等等，而類似室內(nèi)燈、收放機、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，只是實用型的電路。那么在設(shè)計之前，需要將這兩類電路回路分開設(shè)計，因為如果這些電路合并設(shè)計，則容易出現(xiàn)問題。假設(shè)室內(nèi)燈出現(xiàn)了問題，由于電路都在一個回路上，所以一個室內(nèi)燈的損壞有可能連帶著整個電路有問題，導(dǎo)致燒毀熔斷器，那么同一回路的制動燈也會出現(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產(chǎn)損失。所以，在設(shè)計的過程中，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，這樣才能夠保證在運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)要單獨使用自己的回路。例如ABS是制動防抱死系統(tǒng)，是汽車行駛過程中非常重要的系統(tǒng)，在汽車緊急制動的時候，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)計中，在原先的設(shè)計里，ABS回路與空調(diào)，組合儀表等回路共同使用了同一個熔斷器，這是非常危險的設(shè)計行為，因為ABS的制動防抱死是急剎車過程中最重要的功能，這個功能需要在汽車行駛過程中都保證正常運行。
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)計時，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，其實這兩個數(shù)值指標(biāo)都是相對比較浪費的。經(jīng)過優(yōu)化計算之后，研究人員發(fā)現(xiàn)其實只需要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，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，重則有安全風(fēng)險。如果熔斷器選擇過小，線束就過粗，造成不必要的浪費；而如果熔斷器選擇過大，這樣熔斷器對線束的保護(hù)功能就會失效，如果回路上通過了超過線束額定電流的而不會引起熔斷器熔斷的大電流，時間一長，導(dǎo)線就會被損壞，嚴(yán)重的還有線束冒煙起火的風(fēng)險，造成很大的安全事故。在某乘用車整車電路的設(shè)計中，后霧燈的控制回路，原設(shè)計只有一個21w的后霧燈，但是卻配了一個15A的熔斷器，這個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，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，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，同時維修時也更容易發(fā)現(xiàn)和解決問題。
4總結(jié)
在整車電路的設(shè)計過程中，需要進(jìn)行反復(fù)的研究驗證，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