整车电气系统设计手册

精品文档 I欢迎下载I欢迎下载 系统设计篇系统设计篇 第一章第一章 电路系统设计综述电路系统设计综述 6565 1 1 整车电路设计的开发流程 65 1 2 各开发阶段简介 70 1 2 1 整车电路的概念设计 70 1 2 2 产品工程设计阶段 70 1 2 3 设计验证 71 1 2 4 产品认可 72 第二章第二章 电路系统概念设计电路系统概念设计 7373 2 1 设计输入 73 2 1 1 产品的开发类型 73 2 1 2 产品的基本信息 73 2 1 3 配置表 73 2 2 数据分析 73 2 2 1 整车配置分析 74 2 2 2 电器功能分析 74 2 2 3 知识产权分析 74 2 2 4 重大 典型历史质量风险排除 74 2 3 BENCH MARK 测试 75 2 3 1 整车电器功能测量 75 2 3 2 拆车过程电器性能测试 75 2 33 拆车后零部件测试分析 75 2 4 概念设计 76 精品文档 II欢迎下载II欢迎下载 2 4 1 单元电路图初步设计 76 2 4 2 设计构想书的编制 76 2 4 3 整车控制策略的编制 76 2 4 4 FMEA 编制 77 第三章第三章 电路系统工程设计电路系统工程设计 7878 3 1 整车电路设计 78 3 1 1 单元电路图设计 78 3 1 2 电路保护设计 78 3 1 3 电路负载的分配 84 3 1 4 电路集成 86 3 1 5 导线选择 87 3 2 电源系统设计 91 3 2 1 蓄电池 91 3 2 2 电源管理系统 92 3 3 电器盒 94 3 3 1 系统简要说明 94 3 3 2 设计构想 94 3 4 3 设计参数 99 3 4 4 环境条件 100 3 4 5 注意事项 100 3 4 原理图制图要求 102 3 4 1 术语和定义 102 3 4 2 图形要求 102 3 4 3 图纸要求 119 第四章第四章 电路系统试验验证电路系统试验验证 122122 精品文档 III欢迎下载III欢迎下载 4 1 整车功能检测 122 4 1 1 整车动静态功能分析 122 4 1 2 起动性能检测 130 4 1 3 电平衡检测 132 4 2 设计验证试验 136 4 2 1 单元电路控制逻辑验证 136 4 2 2 线路设计验证 136 4 3 电源系统匹配性验证 140 4 4 各电气件功能检测 140 4 4 1 样件尺寸检测 140 4 4 2 样件功能测试 140 附一 蓄电池基础知识附一 蓄电池基础知识 143143 附二 导线基础知识附二 导线基础知识 145145 附三 发电机基础知识附三 发电机基础知识 145145 附四 保险丝基础知识附四 保险丝基础知识 147147 附五 附五 蓄电池支架设计蓄电池支架设计 148148 后记后记 152152 序言序言 本文以汽车的开发流程为主线 说明整车电路系统的设计开发过程 主要 包括五个部分 电路系统设计概述 电路系统概念设计 电路系统工程设计 电路系统设计验证 总结 本手册较详细地叙述了整车电路系统的开发流程及设计思想 凝聚了全科 工程师的辛劳和汗水 汇聚大家的思想与智慧 期望能对各位电路工程师有所 帮助 同时 由于编者水平有限 时间仓促 存在很多不足与错误 需要各 位工程师的不断完善和丰富 也请读者给予斧正 力求使本手册能够更好的为 整车电路系统的开发设计服务 提供一个系统的 完整的设计思路与方法 进 而提高公司电路系统设计的开发水平 本手册可以作为新员工培训和学习的资料 也可以作为其他相关工程技术 人员的学习和参考 精品文档 65欢迎下载65欢迎下载 第一章第一章 电路系统设计综述电路系统设计综述 整车电路设计主要任务是实现整车电器系统的集成匹配 通过线束将蓄电池 发电 机 电器盒 各种控制器和车用电器等 按照一定的控制关系连接起来 实现整车电器 的正常工作 按开发的阶段来分 它主要分为概念设计阶段 工程设计阶段 设计验证 阶段和设计完成阶段 1 11 1 整车电路设计的开发流程整车电路设计的开发流程 按照公司的开发手册规定 新产品开发基本程序按产品开发项目节点控制可分为 P0 阶段 P1 阶段 P9 阶段 各阶段定义如下 节点编号 P0 节点名称新项目研究启动 节点定义 根据公司战略规划的输出 评审公司产品发展战略 主要评审公司的 产品 型谱 及支持 产品型谱 的相关资源来确保产品发展战略规划的可行性 同时 根据评审的结果在 产品型谱 中确定具体某一产品的 新项目研究 指令 开始启动新项目的研究 标志物新项目研究指令 节点编号 P1 节点名称项目立项 节点定义由公司经管会批准的项目立项文件 完成项目立项 启动项目开发 标志物 产品开发指令或项目启动指令 精品文档 66欢迎下载66欢迎下载 节点编号 P2 节点名称项目工程启动 节点定义 项目组织机构成立 项目网计划制定 项目目标框架建立 项目策划完成 内外油泥模型已经冻结 标志前期整车开发结束和项目工程开始正式启动 产品技术方案的可行性分析结束 结构定义明确且经过总体工艺可行性分析 总体工艺路线策划完成 产品概念市场验证完成 标志物项目工程启动指令 核查评审报告 节点编号 P3 节点名称规划认可 P 认可 节点定义 P 阶段设计完成的节点 详细产品设计完成 DFMEA 完成 并已经提供了对 产品和零部件的所有要求和细节 不会发生重大的设计更改 用虚拟手段 计算机模拟 将零部件组成整车 以验证产品设计的设计可行性 工艺部 门进行产品设计的可制造和可装配性分析 并与设计部门达成一致意见 备 件可维修性分析完成 验证样件制造图纸 规范 工程文件已经下发完成 标志物数字样车 核查评审报告 节点编号 P4 节点名称产品设计验证完成 节点定义 按 DVP R 设计验证样车已完成规定的试验项目 发现的问题已查明原因 产 品更改方案获得批准 标志物设计验证样车 核查评审报告 节点编号 P5 节点名称采购认可 B 认可 精品文档 67欢迎下载67欢迎下载 节点定义 设计确认车完成规定的试验项目 发现的问题已查明原因 且产品设计更改 已经完成 产品设计冻结 工艺设计完成 作业人员到位 备件的 BOM 编制 完成 标志物设计确认样车 核查评审报告 节点编号 P6 节点名称生产试制批量完成 节点定义 单机 单序生产能力和过程能力符合设计要求 所有的单件和总成件都到位 并都是用批量生产的设备及工装模具 试生产控制计划制造出来件 整个生 产过程可在不连续的条件下按 B 阶段的图纸进行生产 从而对各工序加工能 力 生产设备 试生产控制计划是否适当以及生产线的制造可行性 装配可 行性 通过性 批量生产的适宜性进行实际验证 一般作业人员经过理论 线下和线上培训 上市流程已启动 标志物PVS 车 核查评审报告 节点编号 P7 节点名称零件和材料订货认可 D 认可 节点定义 在生产线上按工艺设计的节拍进行生产 制造出符合 B 设计要求的整车 且 过程能力达到设计要求 制造过程确认完成 人员资质认定完成 标志物0S 车 核查评审报告 节点编号 P8 节点名称批量生产启动 SOP 精品文档 68欢迎下载68欢迎下载 节点定义 按设计节拍 正式控制计划等正常生产条件下连续生产 10 台 过程能力和 产品质量达到设计要求 经过批量生产总签发的各种评审 批量生产计划下 发完毕 批量生产正式启动 生产线爬产开始 销售服务技术资料准备结束 定点投放地区的服务站已具备服务保障能力 标志物SOP 车 核查评审报告 节点编号 P9 节点名称市场导入 ME 节点定义 经过爬坡生产已稳定达到规定的生产能力 销售 广告宣传 售后服务 备 件资料已经准备完成 网络建设已制定计划并完成 上市文件第一 二 三 层次文件签发并执行完毕 整车试销售问题已查明原因并落实改进方案 上 市批准已完成 可批量投放 对整个项目过程进行总结和评价 分享经验和 教训 所有工作和文件移交到各职能部门 标志物项目总结报告 核查评审报告 从 P0 P9 阶段共设有 10 个项目节点 用来确保产品和过程已达到适宜的成熟 稳定 以 P2 点作为起点 整个开发周期为 35 个月 参照公司开发流程的规定和整车电路设计的特 点 把整车电路开发分成四个设计阶段 概念设计阶段 工程设计阶段 设计验证阶段 设 计完成总结 并制定了整车电路的开发流程图 精品文档 69欢迎下载69欢迎下载 精品文档 70欢迎下载70欢迎下载 接上图 精品文档 71欢迎下载71欢迎下载 精品文档 72欢迎下载72欢迎下载 1 21 2 各开发阶段简介各开发阶段简介 1 2 11 2 1 整车电路的概念设计整车电路的概念设计 整车电路的概念设计从公司下发的项目开发指令开始 对应于公司新车型开发节点 的 P2 是整个项目工程正式启动的开始 也是整个新项目计时和考核的起点 其主要任 务是完成产品技术方案的可行性分析 此阶段的主要工作内容是 根据项目的输入 如配置表 开发类型 项目开发计划 生产纲领 SOP 时间等 确定整车电路的项目组成员 制定产品设计开发计划 进行产品 的 Bench Mark 分析 可行性分析 专利查询 完成重大 典型历史质量问题 单元电路 图收集 完成整车电器二维布置图 整车线束布置方案 产品技术描述 PART LIST 沿 用件 标准件 通用件清单的编制 整车电器原理图 构想 等工作 此阶段的主要交付物如下 序号交付物名称交付物标准备注 1 产品设计开发计划制订了项目设计开发计划 2 Bench Mark 分析报告 产品可行性分析通过 3 产品可行性分析报告 产品可行性分析通过 4 产品技术描述第一版产品技术描述 5PART LIST 第一轮总布置设计及分析完成 6 沿用件 标准件 通用件清单 第一轮总布置设计及分析完成 7 专利查询报告专利风险排查完成 8 整车电器原理图 构想 产品可行性分析通过 9 重大 典型历史质量问题排除重大 典型历史质量问题清单 10 整车电器二维布置图第一轮总布置设计及分析完成 精品文档 73欢迎下载73欢迎下载 1 2 21 2 2 产品工程设计阶段产品工程设计阶段 此阶段的主要工作任务是完成供应商的选择及技术协议的签定 完成整车电路系统 的详细设计工作 最终形成产品的 P 阶段 2D 图纸 并下发供应商 其主要工作内容有 完成整车电路原理设计 完成 EBOM 编制 本阶段的主要交付物为 序号交付物名称交付物标准备注 1 整车插接器清单完成整车插接器物料分析 2 整车电器件清单整车电器配置已明确 3 整车电器功率表整车电器参数收集确认完毕 4 单元电路图系统单元电路图已完成 5 整车电路原理图完成整车电路原理设计 6DFMEA DFMEA 已完成 7 工程技术定义工程技术定义已完成 8EBOM 第二版 EBOM 发放完成 9 产品描述 VTS 第二版产品描述完成 10 电源系统设计计算书设计计算已完成 11 整车搭铁点保护图整车搭铁点定义文件已提交生效 精品文档 74欢迎下载74欢迎下载 12 图纸清单图纸清单已完成生效 13 2D 图纸数字样车冻结 P 数据发放完成 1 2 31 2 3 设计验证设计验证 此阶段主要工作任务是产品的试制试验 完成产品设计的 B 认可工作 主要工作内容 如下 1 制定 DVP 计划并实施 2 编制整车电器系统检测规范并实施 3 完成产品 B 阶段设计 本阶段的主要交付物为 序号交付物名称交付物标准备注 1 P B 图纸P B 定义 图纸 标准 录入系统 2 装配技术说明书装配技术书已发放 生产用 3 DVP 试验计划DVP 会签完成 并发到采购公司及供应商 精品文档 75欢迎下载75欢迎下载 4 EBOM 验证EBOM 保持有效 5 试验报告各种设计验证已完成 6 整车电器系统检测规范整车电器系统检测报告 1 2 41 2 4 产品认可产品认可 此阶段主要工作任务是完成产品设计的 D 认可和工装样件认可工作 主要工作内容如下 1 继续完成产品的 OTS 认可工作 2 验证 EBOM 3 进行设计变更 对部分零部件做产品优化 4 完成 D 图发放 本阶段的主要交付物为 序号交付物名称交付物标准备注 1 设计变更 2 D 图D 图发放完成 3EBOM EBOM 保持有效 4DFMEA DFMEA 保持有效 5 OTS 认可零部件 100 完成 OTS 认可 精品文档 76欢迎下载76欢迎下载 第二章第二章 电路系统概念设计电路系统概念设计 整车电路的概念设计从公司下发的项目开发指令开始 也是我们正式介入新项目开 发的起点 在这个阶段里 我们要完成产品技术方案的可行性分析 主要工作内容如下 2 12 1 设计输入设计输入 2 1 12 1 1 产品的开发类型产品的开发类型 根据我公司新产品开发手册的规定 整车项目的新产品开发可分为 平台开发 车 型开发 变型开发 新产品开发属于何种类型 由项目管理委员会在产品型谱规划阶段 和新产品建议阶段根据新产品前期研究成果和项目的战略内容来确定 几种开发模式分 别定义如下 平台开发 开发全新的平台 全新整车造型 系统结构 配置 布置的整车项目 车型开发 在已有平台的基础上 全新整车造型和布置 通常选用已开发成熟的零部 件 对整车系统结构进行改动的整车项目 变型开发 保留平台 通过局部改变造型和布置 选用已开发成熟的零部件对车型进 行小范围改动的整车项目 不同的开发类型决定了我们在项目上的人力资源分配和工作范围 而新车型开发类型及 平台类型的确定 对项目小组成员的确定 整车电器目标的设定等起着重要作用 2 1 22 1 2 产品的基本信息产品的基本信息 在概念设计阶段 我们通过对油泥模型的评审 以及新车型用途 用户群 销售区域 整车价位 整车风格特点 竞争车型等相关信息的定位 初步确定新车型开发涉及的法 律法规 新技术的采用 产品设计目标 2 1 32 1 3 配置表配置表 整车配置表详细的反映了整车电器零部件采用情况 帮助我们在项目初期对整车电器 有总体上的 较为具体的把握 同时为整车控制策略的确定 电器盒的选型提供依据 2 22 2 数据分析数据分析 新的车型设计开始之前 对车型的分析研究是非常重要的 整车电路的主要分析内 容应包括 整车配置分析 整车电路系统的功能和控制策略 主要电器参数 整车电路 系统的可维修性 特殊电器系统的分析 各种细节分析等等几个方面 精品文档 77欢迎下载77欢迎下载 2 2 12 2 1 整车配置分析整车配置分析 通过对车型的配置分析 我们可以从宏观的层面上对整车电路系统获得一个认识 初步确定该车电器方面的配置要求 为新车型的电源系统设计 电器盒选型 控制策略 确定 电器系统布置提供前期分析的依据 电器配置表的格式如下 电 器 配 置 表 KFWJ 编号 AD KFWJ 序号产品名称配置属性基本型豪华型备注 电 调 除 霜 1 后视镜 电动折叠 2 2 22 2 2 电器功能分析 电器功能分析 通过对车型的电器配置及其电器功能等参数资料收集及分析 编制竞电器配置和各 电器系统的控制逻辑及电器参数列表 该列表的格式如下 车的电器功能分析 序号电器系统名称功能及控制逻辑电器参数备注 2 2 32 2 3 知识产权分析知识产权分析 在整车电路设计过程中 选用的新物料 如插接器 电器盒 蓄电池电线接头 滑 门线束 都应进行专利审查 避免由于专利问题引起设计纠纷 精品文档 78欢迎下载78欢迎下载 2 2 42 2 4 重大 典型历史质量风险排除重大 典型历史质量风险排除 为避免重大 典型历史质量问题的生现 在设计开始之前 我们应该对重大 典型 历史质量问题进行回顾 吸取经验教训 继承成熟稳定的技术方案 或根据新车型的特 点 制定相应的解决方案 避免重大 典型历史质量问题在新车型上重现 2 32 3 benchbench markmark 测试测试 新的车型设计开始之前 对竞争车型的分析研究是非常重要的 整车电路分析内容 至少应包括 整车电路系统的功能和控制策略 主要电器参数 整车电路系统的可维修 性 特殊电器系统的分析 各种细节分析几个方面 根据竞争车型的具体情况 我们可 以把整个分析过程分为 整车功能检测 拆车过程电器性能测试 拆车后零部件测试分 析 2 3 12 3 1 整车电器功能测量整车电器功能测量 整车电器功能的测量 按照 4 1 的方法进行测量 2 3 22 3 2 拆车过程电器性能测试拆车过程电器性能测试 对于部分 BENCHMARK 车型我们将进行拆解分析 在整个拆解过程中 对于电器部分 我们需要作以下分析 1 整车电器件 线束 紧固件 橡胶件 搭铁点等的布置位置 2 电器件的结构 固定方式以及外形尺寸 3 分析 收集各电器元件的技术参数 4 电器零部件拆卸力矩 搭铁点的电压降 5 电器零部件的安装方式 最终以 Benchmark 车型 整车电器系统综合分析 出具分析报告 2 332 33 拆车后零部件测试分析拆车后零部件测试分析 拆车后 需要对一些关键件进行试验分析 例如蓄电池 电器盒 橡胶件 线束 紧固件等零部件 蓄电池的测试分析参照我公司蓄电池标准 Q SQR 04 075 电器盒的测试分析参见我 精品文档 79欢迎下载79欢迎下载 公司标准 Q SQR 04 029 对于线束 紧固件 橡胶件需要分析结构 材料 安装方式等方面的分析 可以按 照 Benchmark 车型 整车电器系统综合分析 格式出具分析报告 2 42 4 概念设计概念设计 2 4 12 4 1 单元电路图单元电路图初步设计初步设计 在整车配置表确认后 需要单独对电器部分的配置进行分析 并列出所需设计的单 元电路图的跟踪清单 跟踪项目组相关成员进行收集提交 单元电路图设计确认过程中 插接器及引脚定义应该严格按照电子电器部 线对板插接器标准化 的要求进行 如有 改变 必须经过部门评审签字后生效 整车电路设计工程师 根据项目下发的配置表等相关信息 初版单元电路图 组织 各电器系统的工程师进行整车电器的讨论 匹配 集成 如开关与用电器间的控制关系 触点容量的确定 控制逻辑的初步确认 收集电喷 ABS 安全气囊等系统的系统需求并 将这些系统与整车系统的集成进行规划构想 初步完成各电器系统的设计构想确认和各 电器系统间的集成 并以此为依据 完成电器盒 控制器 电源系统等选型 规划整车 控制策略 2 4 22 4 2 设计构想书的编制设计构想书的编制 设计构想书的内容应该包括 整车电路平台定义 影响整车电路开发的关键零部件 定义 延用件开发件情况 重点变更电路或新技术运用方面的分析构想 整车电路设计 目标设定等 此文件需交由部门相关领导审核后归档 2 4 32 4 3 整车控制策略的编制整车控制策略的编制 在概念设计期间 需要勾画出整车的控制策略框架 计算车整车电路系统大概包括 那些用电单元 其负载大致多大 每个用电单元采取何种控制方式 如何控制 同时需 要对整车的用电器进行初步确定 并设计整车电器控制图 同时 计算出需要何种电源 精品文档 80欢迎下载80欢迎下载 分配中心 电源系统来满足整车电器的需求 2 4 42 4 4 FMEAFMEA 编制编制 FMEA 旨在及早识别出潜在的失效 因此愈早开始愈好 一般来说 在一个设计概念 形成 设计方案初步确定时应该开始 FMEA 初稿的编制 随着设计活动的展开 在设计的 各个重要阶段 对 FMEA 的初稿进行评审 不断进行修改 FMEA 作为设计活动的一部分 应该在设计任务完成 如设计图样完成 过程设计文件完成 之时完成 FMEA 工作 FMEA 是一个动态文件 在整个产品寿命周期内 根据反馈信息 在进行设计修改时对 FMEA 进行重新评审和修改 要 注意 任何为改进系统某一问题而进行的设计修改活动 都要谨慎地评审它对系统 对相关的部分的影响 因此要对 DFMEA 进行重新评审 并做 必要的修改 第三章第三章 电路系统工程设计电路系统工程设计 3 13 1 整车电路设计整车电路设计 3 1 13 1 1 单元电路图设计单元电路图设计 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 各电器件负责人需根据如下要求制定出签字版的资料提交给整车电器系统科相应的负责 人 并对相关的信息和参数逐步进行分析 确认 计算 根据 VTS 的要求讨论并制定主要单元电路 电器件零部件组成 比如空调需要确定蒸 发器结构类型 风门控制机构数量 传感器数量 电子调速器 压缩机类型 冷凝器类 型等 并应开始编制初级 BOM 表 电器件的额定电压 工作电压范围 额定功率的确定 精品文档 81欢迎下载81欢迎下载 额定工作电流 最大工作电流 电机阻转状态 静态耗电电流的的大小也应列入首 要考虑范围 诊断接口定义 通讯协议按照我公司 OBD 标准执行 收集完各系统图纸后需从蓄电池容量的确定 发电机功率的选用 导线的设计 线 色的选择 保险的设计计算 继电器的选择 搭铁点的选择等方面进行单元电路图的设 计计算 注 单元电路收集应给各部门下发单元电路调查表注 单元电路收集应给各部门下发单元电路调查表 3 1 23 1 2 电路保护设计电路保护设计 在电路的设计中 电路的安全是需要重点考虑的一个问题 也就是说必须考虑到电 路的保护 和电路的控制 及整个电路中各个远见的匹配 以下重点讨论保险丝和继电 器的设计选用 一 保险丝的设计一 保险丝的设计 在整车电路设计的过程有关保险丝容量的确定需要根据整车各电器系统负荷大小及 电气性能特点 保险丝种类的确定需要根据各电器系统的电气特性及中央电器盒的设计 等综合考虑 一一 保险丝容量的确定保险丝容量的确定 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 当环境温度生高时 保险丝的载流能力会下降 可参考下列 2 种经验公式 分述如下 A A 公式一 公式一 精品文档 82欢迎下载82欢迎下载 If 保险丝的额定电流理想值 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求出 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 一个 Ato Fuse 保险丝在 90 条件下工作 并在 1 5A 时工作 从下面的温度折减 率曲线图中查得 RR 是 95 那么保险丝的理想值则是 在这种情况下 推荐使用 2A 的保险丝 精品文档 83欢迎下载83欢迎下载 B B 公式二 公式二 t kII 0 保 kttkt 1 0 额额额 UPI 其中 保 I 通过计算得出的保险丝的电流 0 I 是指用电器在常温情况下 25 工作电流 一般情况下 75 0 0额 II 额 I 用电器的额定电流 额 P 用电器的额定功率 额 U 用电器的额定电压 t k 保险丝最大工作温度时的修正系数 k 温度系数 k 0 0015 t 保险丝所在位置最大工作温度 t0 常温时的温度 t0 25 一般情况 保险丝规格最终选用大于计算值的最近规格 对于工作时间较短 不常 用的电器件可以选择相对较小规格的保险丝 设计输入 室内最高工作温度选 85 精品文档 84欢迎下载84欢迎下载 前舱最高工作温度选 120 以上二个保险丝的计算公式 优先选择公式一 对于共用保险的情况要根据所挂负载的总功率计算保险大小 但一定要根据上表保 险与导线的对应关系选好相应的导线 但针对 ECU 及其上传感器 安全气囊 ABS 等影响 整车安全的电器件上所带的负载 不允许共用保险 每个大电流负载必须有自己单独的 保险丝 二 保险丝类型的选定 二 保险丝类型的选定 根据电路中电器负载特性选择保险丝的类型 慢熔式的还是快熔式的保险丝 保 险丝按熔断特性不同 可以把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 大的浪涌电流的故障时仍能较快地断开电路 最后根据保感 容性电路中 如因风扇电机电路 它能承受开关机时浪涌脉冲的冲 击 而真正出现险丝的装配位置选用结构合适的保险丝类型 优先选用安装后占用空间 不大的保险丝 三 保险丝位置的设定 三 保险丝位置的设定 要想使保险丝在电路中充分发挥其电路的保护作用 设计电路时应该考虑保险丝在 电路中的位置 如下图所示 精品文档 85欢迎下载85欢迎下载 如电路图 所示 A 处或 B 处发生短路时 保险丝能及时熔断 起到保护电路和开关 的作用 如电路图 所示在 A 处发生短路时开关会烧坏 而保险丝不能及时熔断 无法保护 前端的线路和开关 如在 B 处发生短路保险丝才能及时熔断 能起到保护电路的作用 如电路图 所示在 A 处发生短路时开关仍会烧坏 而保险丝不会熔断 即 此路的 保险丝起不到电路及电器元件的保护作用 所以保险丝在电路中的位置设计比较合理的 是电路图 备注 对与继电器和保险丝集成在一个电器盒的情况 保险丝接法如图 或图 的 关系不大 因在同一电器盒内发生短路的可能性不大 反之最合理的接法参考图 四 其他注意事项 四 其他注意事项 确定保险丝的规格型号后 优先选择已用的保险丝 减少开发周期 减少了产品性 能试验验证 二 继电器的设计二 继电器的设计 汽车继电器是具有隔离功能的自动控制元件 当输入量 如电压 电流 达到一定 精品文档 86欢迎下载86欢迎下载 值时 输出量将发生跳跃式变化 实现对被控电路实现 通 断 控制 主要用于 电路的控制和转换 汽车继电器在汽车电器控制中也就是起小电流控制大电流的放大作 用 即 用一个很微小的控制量去控制很大功率的汽车电器 一 继电器的选型 一 继电器的选型 一般轿车上常用的继电器额定电压为 12V 以下参数均针对此类型继电器而言 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 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 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 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 触点的材质镀层相当重要 触点压降 对于常开继电器触点 压降应不大于 10mV A 对于常闭继电器触点压降应不大于 15 mV A 最大电压降不应大 于 100 mV 二 二 汽车继电器的选用汽车继电器的选用 根据电路系统控制逻辑确定继电器的结构 根据电路负载的电气特性和工作环境选 择继电器规格 防尘罩继电器和塑封继电器 1 1 继电器结构的选用 继电器结构的选用 根据电路控制系统逻辑 选择继电器触点的组数和形式 继电器触点形式有一组常 开触点 1H 一组常闭触点 1D 一组转换触点 1Z 两组常开触点 2H 两 组常闭触点 2D 两组转换触点 2Z 根据电路具体逻辑从上述结构中选择继电器 触点组数和形式 常见的大灯负载 电机负载 感性负载电路中的浪涌电流很大 电路中的继电器触 点容易产生烧蚀 一般采用 RC 网络 二极管 压敏电阻等触点保护装置减少触点的烧蚀 同时触点材料根据负载的不同 可从 Ag Pd AgNio 15 AgSnO 特殊 AgSnO 几种材料中 精品文档 87欢迎下载87欢迎下载 选用 各种材料的优缺点和应用如下表 触点材料优点缺点应用场合 Ag Pd 抗硫化性好价格昂贵车载通讯继电器 AgNio 15 电导率和热导率高 机械强 度和耐腐蚀较强 接触电阻比 Ag 大阻性负载和低冲击 电流的感性负载或 电机负载 AgSnO 抗烧蚀性能良好 抗熔焊性 优于 AgCdO 抗材料转移性能 好 接触电阻大 价格 高 大电流阻性负载 有较高冲击电流的 电机负载 灯负载 特殊 AgSnO抗熔焊性好 抗灯负载材料 转移性能好 接触电阻大 价格 非常高 闪光灯负载 以及 灯丝常处于冷态的 汽车灯负载 注意 当继电器触点切换低电平信号时 低电平一般指开路电压为 10mV 100 mV 触 点转换电流为微安级到 10mA 由于触点表面的有机物 化合物难以在转换负载时消除 导致触点电阻大而不稳定 触点压降递增 最终导致失效 因此 对汽车上需切换低电 平信号的车载通讯 音响和 GPS 信号时 应选用通讯继电器 2 2 环境因素对继电器选用的影响 环境因素对继电器选用的影响 继电器的工作温度应满足工作环境温度的要求 对继电器的耐温要求应根据继电器 所装配位置的环境温度进行确定 装配在乘客舱内的继电器的工作温度应保证 40 85 装配在前舱的继电器的工作温度应保证 40 125 在发动机舱热场 改良后 个别位置的温度不会高于 125 如需降低发动机舱的继电器工作温度应进行温 度场确认 在潮湿 湿度超过 RH85 有腐蚀性气体的环境下 如发动机舱中 应使用塑封继电 器 其他区域 如乘客舱 可选用防尘罩继电器 精品文档 88欢迎下载88欢迎下载 3 3 继电器额定电流的选择 继电器额定电流的选择 继电器额定电流的 70 不应该小于负载的平时的正常工作电流 例如 工作电流为 10 5A 的负载应选用额定容量不小于 15A 的继电器 这样继电器才能长久地可靠地工作 确定所选用的继电器各项技术参数应满足电路设计及相应的实验标准要求 4 4 继电器线圈参数的确定 继电器线圈参数的确定 继电器动作后 如果降低保持电压会减弱产品的抗振性 有可能在汽车颠簸时发生 误动作 推荐使用的保持电压应高于 80 的额定电压 继电器的释放电压一般为 10 的额定电压 当线路上残余电压过大时 会造成继电器不释 放 为保证低动作电压 60 额定电压 的要求 线圈一般设计功耗较高 长期施加在线圈上 的最大工作电压一般应小于 120 额定电压 已防止高温老化 线圈匝间短路而使继电器 失效 5 5 法规对继电器的要求 法规对继电器的要求 在目标市场禁止含铅的法规要求时 选用的继电器须保证不含铅 6 6 其他考虑事项 其他考虑事项 选用的继电器必须符合我公司继电器标准 Q SQR 04 209 优先选用已使用的继电器 既可缩短开发周期 减少部件的性能试验验证 只针对部件的性能验证 不包括在系统 的匹配 又可保证产品的可靠性 3 1 33 1 3 电路负载的分配电路负载的分配 在整车的电路系统中 有各种不同的用电器以实现不同的电气功能和控制功能 在 电路的设计中 如何对这些用电器进行电分配和地分配是需要考虑的一个重要问题 分 述如下 一 电源分配电源分配 精品文档 89欢迎下载89欢迎下载 各电器件具体采用何种工作电源模式需由该件工程师同供应商讨论确定 可参考上 述常用电器件的分配原则 同时要考虑到点火开关的耐电流值是有限的 故在进行电源 分配时要对额定工作电流较大的电器件采用继电器控制的方法挂到相应的开关档位上 这样既可以满足该件对电源的要求 也不会导致点火开关的工作电流过大 从而导致开 关烧蚀的现象 待电源模式确定后即可进行保险丝及继电器的选型设计 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 档 位置 即 4 种 电源模式 OFF 关断 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 ACCESSORY 附件 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 此档位设置一般考虑到驾驶员的方便性 ON 或 RUN 运行 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 起动 给起动机控制电路供电 释放后钥匙将回到 ON 档 在此位置时 ACC 档 的负载断电 以便有更足的电量用以启动 一般要求的电源分配如下 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 备 用电源 制动灯 各控制器的记忆电源 警报灯及各种电器系统的工作电源等 ACC 电调座椅 音响系统 雨刮喷水系统 点烟器 座椅加热 电动天窗等 IG1 ON 后视镜调节 组合仪表 安全气囊 定速巡航系统 倒车成像 大灯及各控 制系统 ECU ABS TCS BCM 轮胎压力 电动转向等 的控制电源 IG2 ON 电加热除霜 空调鼓风机 负载的分配情况 ACC IG1 IG2 ST BAT LOCK 发动机停止并且方向盘被锁定 只有该位置才能取下钥匙 精品文档 90欢迎下载90欢迎下载 ACC 收音机等附属设备可以操作 但发动机启动时切断电源 ON 正常的驾驶位置 所有的附属设备均能操作 ST 启动马达 释放后钥匙将回到 ON 档 二 地分配二 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 搭铁位置的确定应遵循 1 搭铁点尽量布置在容易维护的地方 便于搭铁点维护 2 选择就近搭铁 即在用电器附近搭铁 这样就可以将在某一范围内的用电器的地合 并在一起 精品文档 91欢迎下载91欢迎下载 3 对灯具 风扇等电器电路中的搭铁 可以在线束中设计一个打卡点 然后再连接到 车身上搭铁点 就可以减少导线的使用 降低了线束的直径与质量 4 对于控制单元 传感器 仪表等电路的搭铁 为避免搭铁信号的干扰 应直接从电 器件引线到搭铁点 5 搭铁位置优先选择在各主要的梁上 除非特殊的情况外 不允许使用支架搭铁 避 免搭铁不良 6 遵守一些电器件搭铁的特殊要求 如发动机的搭铁要求在距离控制模块 200mm 以内 应该优先满足 3 1 43 1 4 电路集成电路集成 完成单元电路 电源分配 地分配后 需要从整车的角度考虑如何对整车电路系统进 行集成 构成整车电路系统 并实现整车电路的设计目标 因此 需对整车电路中控制 器和执行器 控制器和控制器 控制器和传感器及开关之间的输入输出信号的匹配性进 行确认 特别对于电器件为不同厂家设计时 一定要经过设计人员和各厂家之间进行书 面确认 以确保信号的匹配性 达到期望的控制要求 如下例 例 整车空调系统与 EMS 系统的控制关系 图 空调系统与 ECM 之间的逻辑关系原理图 从此控制逻辑原理图上可以了解到空调系统与电喷控制系统之间的控制逻辑关系 ECM 控制单元接收到空调系统的输入信号后在 A2 及 C1 引脚输出低电位信号来控制空调 压缩机和冷却风扇的工作 精品文档 92欢迎下载92欢迎下载 在此系统中需要确认的参数是 空调控制器的 C6 引脚输出的信号类型 模拟信号 数字信号 包括开关信号 脉冲信号 及信号的具体参数 如数字信号是 0V 5V 还是 12V 同时确认 EMS 的 C7 B2 引脚输入信号的类型及具体的参数 若空调控制器中 C6 输 出的信号与 ECM 控制器中 C7 期望接收的信号不一致 不匹配 则可能导致 A2 C1 输出 的信号紊乱或无输出 从而导致执行器无法完成期望的动作 注 整车电路系统工程师应对所有的电器系统原理负责 应和其他部件工程师一起注 整车电路系统工程师应对所有的电器系统原理负责 应和其他部件工程师一起 确认各电器件的电气原理 电气参数 并从系统的角度对各个电气部件提出要求 包括确认各电器件的电气原理 电气参数 并从系统的角度对各个电气部件提出要求 包括 各电器件间的输入输出参数 整车及各部件的静态电流的目标确定等 各电器件间的输入输出参数 整车及各部件的静态电流的目标确定等 3 1 53 1 5 导线选择导线选择 在整车电路设计工程中 同步需要考虑导线的设计 以下分述之 包括以下几个方面 一 导线类型的选用 一 导线类型的选用 根据电路中与线束相连的元件的需求 确定导线的类型 对于一般的电源信号或者 比较强的 不易受干扰的信号 可选用普通导线就能满足信号质量的要求 对某些弱信 号电路或易受干扰的信号电路应选用双绞线或屏蔽线 例如安全气囊电路或 ABS 电路 双绞线和屏蔽线的用途其本相同 一般车上的 CAN 线 弱信号的线都会用到双绞线 而对于不同的信号我们对双绞线的绞转数量有着不同的要求 如曲轴位置信号和爆震信 号电路的双绞线 一米之内必须有三十三个以上的绞转 如下图所示 对于屏蔽线而言 一般要求屏蔽层一端接地 一端悬空 在使用时应注意 车身地 本来就是不干净的地 如果将屏蔽线的地接在车身 会降低甚至破环屏蔽的效果 应将 精品文档 93欢迎下载93欢迎下载 地接在控制单元的参考地上 或者直接用双绞线 对于某些对信号的质量要求特别高的 应使用屏蔽线 从成本上考虑 由于屏蔽线要比双绞线贵得多 所以在同等的情况下 优先选用双绞线 再根据汽车产品应满足目标市场的标准选择合适的导线 目前有德标 日标 美标 国 标等多种导线 可从上述导线中进行选用 注意 当目标市场禁止使用 PVC 材料时 导线的绝缘层材料应选用 XLPE 如没有相 关要求 线束产品中仍可以使用绝缘层材料为 PVC 的导线 二 二 导线耐温等级的选择导线耐温等级的选择 根据线束导线的工作环境温度 选用不同耐温等级的线束 可参看附表一中各种导 线的耐温等级进行选择 如日本标准导线中的 AVSS 导线工作温度 80 AEX 导线工作温 度 120 乘客舱的导线选用耐温等级为 80 的导线就能满足要求 发动机舱线束的选 择耐温等级为 120 的导线就能满足要求 横穿上述两个区域的导线应选用耐温等级同时 满足两个区域的温度要求的导线 经过排气管等热源附近的导线应选用耐温更高的导线 可以通过温度场获得该区域的耐温要求 再从各类型导线耐温等级确定选用的导线类型 三 导线截面积的确定 三 导线截面积的确定 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 见附表二 导线的截面积 A I L UVL A 导线截面积 铜的比电阻 0 0185 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 精品文档 94欢迎下载94欢迎下载 UVL I L A 注 不推荐使用截面积 1mm2以下的单股导线 因为这种导线的机械强度差 或者通过导线额定电流经验选用表直接进行选用 应进行试验验证 经验 导线的选择我公司一般按照德标 日标选用 根据车身使用位置的不同线型的选 用也有不同的选择 对于前舱内使用的导线应该是耐高温 耐油 耐震动 耐摩擦 性能更好的 对于室内则耐温的要求可以相对低一些 对于门内线束对耐弯曲性能 要求需要高一些 日标的 AVSS 线径的选择可以根据一个经验公式 I 其中 I 导线中通过的电流 S 导线截面积 也有用 I 公式的 这是更安全的公式不过会导致线束重量过重和 成本增加 四 导线和保险丝的匹配 四 导线和保险丝的匹配 当选定电路的保险元件后 应确认与保险元件相连电路的导线规格 选用的原则是 导线的电流 时间特性曲线必须高于串接在其内的保险丝电流 时间特性曲线 序号保险大小 A DIN 导线尺寸 mm2 150 35 27 50 35 2100 5 3150 75 S 10 8 2 S 10 8 4 精品文档 95欢迎下载95欢迎下载 五 五 导线选用推荐导线选用推荐 导线颜色的选择参照 QC T 414 汽车用低压电线的颜色 优先选用已有颜色的 导线 避免增加其他颜色的导线 导线颜色应与所在的回路定义一致 应避免在线束同 一分支中使用相同线色的导线 线色和电路定义没有相关要求 下表是接插件 导线 德标 的电流强度与环境温度的关系也可以供线径选择时参考 4201 5252 0 1 5 6302 5 7404 8504 9606 精品文档 96欢迎下载96欢迎下载 六 六 线色的选择线色的选择 要求电源线使用红色线 地线使用黑色线 其余双色线则参考下表选取 第一标志色 按 DIN IEC 304 的底色 缩写字母 WYGrGRVBrLBO 白 W OXOXOXXX 精品文档 97欢迎下载97欢迎下载 黄 YO XOXOXXX 灰 GrOO XXOX O 绿 GXOX OOXXXO 红 RXXXX OXXO 紫 VOOOO OOO 褐 BrXXOX O OX 蓝 LXXOXXOO 黑 BXXOXXOOO O 橙 OOOOO O OO X 推荐使用 O 允许使用 不可使用 3 23 2 电源系统设计电源系统设计 整车的电源系统一般包含蓄电池 发电机 蓄电池托盘 主保险 电源管理单元 电路保护装置 及其连接导线等几个部分组成 分述如下 3 2 13 2 1 蓄电池蓄电池 1 1 蓄电池综述 蓄电池综述 蓄电池是能将所获得的电能以化学能的形式贮存并将化学能转为电能的一种电化学装 置 铅酸蓄电池是有稀硫酸做电解液 用二氧化铅和铅分别做为电池的正极和负极的一 种酸性蓄电池 主要作用 是给起动系统提供电源 吸收瞬变过电压及在发电机不工作 精品文档 98欢迎下载98欢迎下载 时为辅助用电器供电 2 2 蓄电池容量的确定 蓄电池容量的确定 蓄电池主要的功能是启动发动机 同时作为一个稳压电源给整车供电 其容量的确 定对整车的冷启动性能有至关重要的意义 蓄电池容量计算详见 蓄电池设计指南 3 3 发电机功率的选用计算 发电机功率的选用计算 主要是依据整车用电器总功率 与发动机转速 发电机调节电压来确定 整车用电器总 功率一般采用经验公式 短常用总 5 PPP 总 P 整车用电器总功率 常用 P 常用用电器功率 短 P 只有短时间使用的用电器功率 发电机功率的确定采用经验公式 畜总发 PPP 1 1 发 P 发电机输出最大功率 发动机工作在 2500 转左右 畜 P 蓄电池功率 额畜 UAP 20 3 2 2 3 2 2 电源电源管理管理系统系统 为了更好的保证整车的电平衡 延长蓄电池的使用寿命 提高整车的用电安全 在一 些高档车中引进了电源管理系统 通过一个蓄电池监测装置和一个控制模块来管理整车 的电源系统 通过蓄电池监测装置监测蓄电池的端电压 电流 温度 在通过数据分析 比较后 用一种专业的软件 得出蓄电池的健康状态和整车的用电情况 设计理念如下 精品文档 99欢迎下载99欢迎下载 1 1 电源管理系统的功能 电源管理系统的功能 始终以安全性最为第一要点 行驶性作为第二要点 同时考虑人性化设计 引入电 源管理模块 不仅仅在特殊情况下有所保障 日常的使用也要发挥作用 a 以最优的方式对主副蓄电池进行充电以改善电池的循环寿命 包括以合适的电压 防 止长时间过充等 b 增加电源系统的诊断功能 便于对故障进行分析 记忆 c 增加电源管理系统与整车的信息交互 便于信息传输 显示 自动快速反应 同时让 驾驶者更好的了解整车的状况并作出正确的判断 2 2 用电器等级划分 用电器等级划分 stage1 完全舒适性用电器及奢侈性用电器如备用电源 点烟器 座椅加热 冰箱 stage2 部分舒适性用电器如 GPS 音响 空调 包括加热丝 电动座椅调节 后风窗