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[汽车电器] 汽车电气系统设计

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天空 发表于 2014-4-9 21:31:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
    在过去的十几年里,中国的汽车工业得到飞速的发展,产业化进程很广泛、很全面。从研发层面上来讲。目前的成就与大家对汽车事业的忠诚期待和不懈努力是分不 开的。如何满足产品产业化和艺术化的需要,实现设计周期的缩短和设计品质的提高,这些都是目前大家所关心的问题.合理的设计流程和方法会使工作事半功倍。 因此,在汽车设计研发阶段,设计过程必须得到规范和控制,系统化和标准化才是走向成熟的标准。电气系统设计在整车设计过程中是相对独立的设计课题。随着汽 车科技不断发展,电气系统设计也将在未来汽车设计中扮演更加莺要的角色。汽车电气系统设计一般包括5个步骤:①标杆车逆向;②电气系统原理图设计;③电气 系统电能平衡计算;④电器件布置和三维线束布线设计;⑤电线柬设计。关于汽车电气系统设计的具体过程。本文作了简要叙述.浅见与大家共同探讨。   
1 标杆车逆向
    每个新的设计课题.在设计初都会有标杆车(参考样车),标杆车逆向过程就是对标杆车进行了解和分析。并作为设计车型的原始积累或设计参考。其主要包括标杆 车电器件测量、标杆车电器件功能描述、拆车工艺描述、比对(Benchmark)记录表、标杆车电气系统分析报告等。下面就标杆车电器件测量作详细的描 述。
    在电气系统设计之初.应对各用电设备进行电流值以及其他相关参数的测量.作为正向电气系统设计的参考依据。因为在设计过程中,某屿电流参数将会影响整车电 流分配。发电机、蓄电池、起动机以及各熔断片容最的确定都将以此为根据。在整车静态、蓄电池电压为12.47 V时。点火开关打到oFF档,其静态电流为0.1 A;当点火开关打到ACC档时,其电流为0.1 A;当点火开关打到ON档时,其电流为1.72A。在整车静态、蓄电池电压为12.47V时.全车各电器件工作电流测最数据如表l所示。对各用电设备进行 电流值以及其他相关参数测量,其操作流程及方法如下。
    1)首先测量整车静态下蓄电池的电压,如果电压不足.要及时充足电后才能进行测量。
    2)查看燃油表显示的油量,如果缺油,要及时加油后才能进行测量。
    3)拆卸蓄电池负极桩线柬端子,将万用表正极(红表笔)连接到线束端子,负极(黑表笔)连接到蓄电池负极桩头。
    4)在每次测量电器件电流之前,都要注意核实点火开关的档位.并记下所在档位的静态电流,然后操纵相关开关和按钮。记下此时的电流值。2次的电流值相减才是所测电器件的真实电流。
    5)测量中表笔会因电流较大而发热,要注意停止测量使之冷却降温,以免影响测量结果.避免烧损表笔。
    6)对于工作电流较小的电器件。使用万用表电流档适当量程;对于工作电流可能大于万用表电流档量程时,应使用钳形表,并选择适当档位。以保证测量的准确性。
    7)使用钳形表时应将钳口掐在电线的相对直线段上。并注意校零。
2 电气系统原理图设计
    最开始的电气系统原理图是对标杆车线束逆向的结果。然而,在正向设计过程中,必须对设计车型电器件原理进行汇总整理.根据配置的需要和各电器件设计容萤, 进行整车电源合理分配以及熔断片、继电器容量的确定。原理图的画法也各不相同,找到一种合理、清晰、简便的制图方法同样是一种完美的设计革新。为了让图纸 简单实用、一目了然,作者采用图l的画法(为了说明原理图的画法。笔者剪切了某微客车的电源起动系统设计原理图以示说明),在我们批产车维修手册中也采用 了此类电路原理图,对维修起剑了很好的效果。电气系统原理图的设计要求如下。
    1)设计任务书满足技术协议要求。
    2)符合设计任务书要求。
    3)设计按照国标和汽标规定执行。
    4)对标杆车充分了解.制定沿用件、改制件和新件。
    5)产品设计采用系列化、通用化、标准化。
    6)产品设计考虑电流、电压、功率、工作条件、系统间信号传输方式及要求。  
3 电气系统电能平衡计算
    电气系统电能平衡就是通常进行的起动机和发电机的功率匹配以及蓄电池的电容量确定。在以前的很多资料中,对三者的匹配已作过论述,分析相当细致。考虑到影 响三者关系的因素众多,一直以来计算都存在经验估值,因此,在设计过程中,可以通过简便快捷的方法进行计算。在进行电气系统分析前,必须对整车的电气配置 了解。对供电系统的主要参数进行确定,如整车电气系统的电压、搭铁极性、蓄电池容量及起动机的功率等。
    3.1 用电设备工作性质分析
   根据汽车行驶中用电设备的工作时间长短及频率,并结合当地气候环境所区别于其他地域的电能配需情况,对用电设备实行3种工作性质划分:连续工作制、短时丁 作制和随机使用的设备。工作制的区别是通俗的比喻。是笔者根据经验给予的分类。如此划分可充分考虑满足车辆正常行驶的用电量,并准确表达各设备主次关系 (褴车所有用电设备都将参加工作制的编排)。
    3.1.1 连续工作制设备
    连续工作制设备指在汽车行驶中连续不问断用电的设备,包括发动机点火系统、行驶系统、组合仪表等。
    3.1.2 短时工作制设备
    短时工作制设备指汽车行驶中常使用的间断性用电设备,包括前照灯、夜间灯、转向灯、雾灯、牌照灯、空调压缩机、鼓风机、喇叭、制动灯、前刮水器和后刮水器等。
    3.1.3 随机使用的设备
    随机使用的设备指汽车行驶中使用时间不确定、随机使用的用电设备,包括车内灯、散热器电风扇、电动门窗、前洗涤、后洗涤、倒车灯、制动灯、点烟器、音响系统、安全气囊和其他用电设备。
    3.2 整车用电最计算
    电气系统负荷与用电设备的使用和工作状态相关,用电设备的丁作状态决定于季节、环境、交通状态和个人的使用爱好。复杂的使用条件使电气系统负荷计算变得困 难,为了分析计算的方便,引入用电设备使用频度(或者负荷计算权值),用μ来表示,即加权求和。整车用电设备用电量如表2所示。
    根据用电设备使用频度计算电器设备的用电量。公式如下式中:
    式中:Idx为等效电流;μi为第i个用电设备所对应的权值系数;Ii为第i个用电设备的电流。  
    总计功率 为点火开关不同档位所负载的各用电量之和。例如:P1,为点火开关IG档位用电量和,60表示整个电气回路里电量损耗的估值),需要输出的电流:Imin=P/U(U=14 V),Imax=P/U(U=12 V)。根据整车实际用电量和蓄电池的充电平衡,为保证蓄电池可靠地充电,使蓄电池的充放电也达到平衡,发电机输出电流,应超过额定输出电流L的1.2倍,由此可以确定发电机规格。
    3.3 蓄电池容量的确定
    蓄电池是供电系统的辅助电源.它担负着发动机起动时供给起动机电源及发电机不T作或低速运转时向用电设备供电。当用电设备所需的功率超过发电机所发出的功率时,蓄电池与发电机联合向用电设备供电。
    但蓄电池原则上只担负起动机的负荷,其电容量计算经验公式如下:
    Q为蓄电池容量,Ah;μ为经验系数,范围630~810;Pn为起动机额定功率,kW;U为起动机的标称电压,V。
    例如,某设计车型发动机配用的起动机额定功率1.0 kW,标称电压为12 V,μ取630~810,则蓄电池电容量为:Qmin=630×1.0/12=52.5 Ah;Qmax=810×1.0/12=67.5 Ah。再通过下面的公式演算。选择蓄电池的容量。起动机功率为P=1.0 kW,标称电压U=12V,所需蓄电池的起动电流  
    根据GB/T 5008.2表3中的蓄电池规格,考虑冷起动特性。本应选用蓄电池额定容量为60 Ah。但碌然有些浪费,加之空间无法满足60 Ah蓄电池布置尺寸.最终选用了已成熟搭载其他车型的55 Ah非标电池。并得到了良好的效果。
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