汽车电路系统设计

车辆工程技术

车辆技术

汽车电路系统设计

逯新彪

（乐星农业装备（青岛）有限公司,山东 青岛 266109）

摘　要：汽车电路的设计是汽车设计中重要组成部分，汽车电路设计的好坏直接关系到汽车的性能及安全性，文章重点介绍了保险丝、继电器的设计，然后介绍了汽车的电源分配，最后详细介绍了导线截面积的选取。关键词：保险丝设计；继电器设计；导线选取

1　单元电路图设计

　　在整车电路系统的工程设计中，首先需要完成各个单元及电器元件的单元电路设计，各电器件工程师需根据要求制定出单元原理图提交给电气原理相应的负责人，对相关的信息和参数逐步进行分析、确认、计算。

2　保险丝的设计

2.1　保险丝容量的确定

　　确定电路电流后，选用规格合适的保险丝。在常温（25℃）下选择保险丝容量的75%为电器负载的工作电流，当环境温度升高时，保险丝的载流能力会下降，可参考下列经验公式，如：

　　If -保险丝的额定电流；RR-温度折减率；In -正常工作电流值。　　其中In=P/Un ，可根据负载的功率和额定工作电压计算出，再通过保险丝的温度折减率曲线得到该保险丝工作环境温度下的温度折减率值。将In、RR代入公式即可得出的If值。

　　选择现有规格里与If最相同或稍大的即为保险丝额定电流值。

　　例如：保险丝在90℃条件下工作，从下面的温度折减率曲线图中查得RR是95％。图1

　　若电器件工作电流为1.5A那么保险丝的理想值为：

　　所以使用2A的保险丝。2.2　保险丝类型的选定

　　保险丝按熔断特性不同，可以分成慢熔保险丝和快熔保险丝。快熔保险丝常用在阻性电路中，保护一些对电流变动特别敏感的元器件；慢熔保险丝常用在电路状态变化时有较大的浪涌电流的感性和容性电路中（如电子扇电路），它能承受开关机时浪涌脉冲的冲击，而真正出现故障时仍能较快地断开电路。

3　继电器的设计

　　继电器在电器控制中起到小电流控制大电流的作用。一般轿车上常用的继电器额定电压为12V。①工作电压范围的选择：工作电压范围9~15V；动作电压（吸合电压）≤7.0V；释放电压（断开电压）2.5V~4.8V。②电寿命的选择：根据功能的差异电寿命的要求也不同，常动作的继电器（如闪光继电器）其寿命≥5×105次，一般的继电器寿命≥1×105次即可。③ 线圈额定电流的选择：一般优先选用带并联电阻型继电器，额定电流≤170mA。④电流负载的选择：根据用电设备的额定电流，选用相应额定电流的继电器，继电器的额定电流取决于触点的负载性能（触点的材质镀层至关重要）。

4　电路负载的分配

　　在整车的电路系统中如何对这些用电器进行电分配和地分配是一个重要问题。

4.1　电源分配

　　点火开关是大多数电器系统的电源分配点，大多数点火开关有4种电源模式。

　　OFF：所有受点火开关控制的电路都切断且方向盘被锁定，只有在该位置才能取下钥匙。ACC：给汽车的电器附件电路供电，它不给发动机控制电路、起动机控制电路或点火系统供电。ON：正常的驾驶位置，给除起动机外的所有受点火开关控制的电路供电。START：给起动机控制电路供电，释放后钥匙将自动回到ON档，在此位置时ACC档的负载断电，以便有更足的电量用于启动。　　常用的电源分配如下：　　BAT（OFF）：室内延时灯、防盗系统、行李箱灯、喇叭、小灯（位置灯）、诊断系统、各控制器的记忆电源、警报灯等。ACC：音响系统、点烟器、备用电源等。IGN（ON）：组合仪表、安全气囊、倒车辅助、空调控制器、后除霜及各控制系统（ECU、ABS、ECS、胎压等）的控制电源。4.2　地分配

　　整车电器件采用就近共用搭铁点的原则，但针对ECU、安全气囊、ABS等影响整车安全性的电器件和音响、油位传感器等对干扰较敏感的电器件的搭铁，要求单独搭铁。大电流负载（电机等）和小电流负载（传感器等）要求分开搭铁。搭铁位置优先选择在各主要的梁上，避免搭铁不良。一些电器件搭铁的特殊要求，如发动机ECU的搭铁要求在距离控制模块200mm以内，应该优先满足。

5　导线选取

　　汽车导线一般选用德标、日标线，长时间工作的电气设备可选择实际载流量60%的导线；短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%-100%之间的导线。另外根据不同的工作环境和温度大小适当改变导线的截面积。导线的选择可以通过以下三种方法选择：

　　①在确定导线截面积时要考虑电压降和使用导线的长度，可以通过以下公式得到：

　　确定用电负载的电流强度：I=P/UN

　　I -电路电流；UN-额定电压；P -用电负载的额定功率。　　在导线允许的压降下UVL，导线的截面积：A =IρL/ UVL

　　A-导线截面积；ρ-铜的比电阻（0.0185Ω.mm2/m）；L-导线长度；UVL-导线允许的电压降。

　　得出的截面积A按实际线束尺寸最接近的值，确保导线实际电压降小于推荐的导线电压降。实际的电压降UVL =IρL/ A 　　②导线截面积的选择也可以根据一个经验公式：　　其中：I——导线中通过的电流；S——导线截面积。　　也有用

公式的，这是更安全的公式。

　　③当选定保险丝后，也可根据下表中的经验值选取导线截面积：参考文献：

图２

[1]李春明.汽车电器与电路[M].北京高等教育出版社,2013.

[2]凌永成,谢在玉.汽车电气设备[M].北京:北京大学出版社,2007.