整車電路設計最佳化及應用分析論文
摘要：在汽車電路的設計開發當中，很多工作是在驗證中進行的，電路設計是否合理關係到行車的安全，電源分配、熔斷器與線型的選擇是關鍵的部分，線束連線與走向也同樣非常重要，本文透過實際案例，闡述了整車電路設計的要素與方法。
關鍵字：整車電路設計；汽車；安全性
0前言
隨著市場經濟的快速發展，汽車工業與電子產品這兩個體量巨大的產業也開始相互結合，電子產品越來愈多的應用到汽車上，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，產生很大的安全隱患，導致車輛上市後出現的問題比較多，短路現象頻現，甚至還有燒車的可能，影響了車輛的安全。所以，在汽車工業設計的過程中，整車電路的設計就顯得尤為重要，需要科學認真地去對待。
1整車電路設計
1.1電源分配設計
汽車電器件能否安全正常的工作，與汽車供電系統的設計合理與否有直接的關係，安全是汽車線路設計基本的出發點。汽車的電源分配設計主要從以下三個方面進行。
（1）蓄電池直接供電的系統通常汽車的重要件或者安全件都是這部分電源的負載，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）點火開關控制的供電系統在發動機啟動之後才開始工作的電器件一般都是這部分電源的負載，主要使用發電機電源進行供給。例如，制動燈的電源和轉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）發動機起動時需卸掉的負載電源這部分電器件工作電流通常比較大，在發動機進行起動時，不需要進行工作。通常有點菸器的電源以及收放機的.電源等。通常稱為ACC電源。
1.2線路保護的設計
線路保護裝置的主要作用是保護導線，同時還要保護迴路電器件。熔斷器和易熔線是常見的線路保護裝置。
（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，通常與感性的負載電路進行串接；快熔式熔斷器一般是細錫線，不但耐振動性和可靠性強，結構也比較簡單，容易檢測，因此，快熔式熔斷器相對應用比較廣泛。
（2）易熔線特殊的導線透過非常大的過載電流一定的時間後，能夠及時熔斷，將電源切斷，從而避免電路事故的發生，這就是易熔線。易熔線由絕緣層和導體組成，通常絕緣層是氯磺化聚乙烯，絕緣層相對比較厚，與同規格導線相比，易熔線一般比較粗。
1.3迴路的設計
以某乘用車為例，在迴路設計的時候，保證汽車安全的迴路和容易出故障的迴路必須要分開設計。保證汽車安全的電路迴路一般有制動燈，轉向燈等等，而類似室內燈、收放機、12V電源等等，都是容易出問題的電路迴路，這些用電器基本對安全功能沒有影響，只是實用型的電路。那麼在設計之前，需要將這兩類電路迴路分開設計，因為如果這些電路合併設計，則容易出現問題。假設室內燈出現了問題，由於電路都在一個迴路上，所以一個室內燈的損壞有可能連帶著整個電路有問題，導致燒燬熔斷器，那麼同一迴路的制動燈也會出現故障問題，如果車輛正在行駛，特別是在高速路上行駛出現這種問題的話，就會有很大的安全問題，甚至會引發交通事故，造成不必要的人員傷亡與財產損失。所以，在設計的過程中，與安全性相關的迴路和容易出問題的迴路需要分開設計，這樣才能夠保證在執行的過程中相互不影響，不引發安全問題。另外就是重要的系統要單獨使用自己的迴路。例如ABS是制動防抱死系統，是汽車行駛過程中非常重要的系統，在汽車緊急制動的時候，ABS系統能夠有效的防止車輪抱死而產生翻車事故，是汽車安全系統中重要的組成部分。某乘用車電路迴路設計中，在原先的設計裡，ABS迴路與空調，組合儀表等迴路共同使用了同一個熔斷器，這是非常危險的設計行為，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執行。
2熔斷器與線路的選型
2.1硬體選型
在進行汽車電路的設計時，在保證用電器正常使用的大前提下，儘量採用規模小的熔斷器和細的線型，以合理地降低成本。在某汽車電路方案的設計中，最佳化之前的方案，示寬燈迴路採用的是15A的熔斷器加上0.85的線型，其實這兩個數值指標都是相對比較浪費的。經過最佳化計算之後，研究人員發現其實只需要10A的熔斷器和0.5的線型就能夠滿足要求了，這樣就節約了很大一部分成本。需要說明的是，在這裡成本的節約並不是對質量的縮減，而是在合理的範圍內儘量的減少浪費，達到可持續生產的效果。最佳化之後的0.5的線型比0.85的線型每米足足便宜了1到2元，這在每月量產幾萬輛車的生產線上是極大的節約。
2.2適配性選型
在電路設計的過程中，熔斷器與導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功能就會失效，如果迴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，導線就會被損壞，嚴重的還有線束冒煙起火的風險，造成很大的安全事故。在某乘用車整車電路的設計中，後霧燈的控制迴路，原設計只有一個21w的後霧燈，但是卻配了一個15A的熔斷器，這個配置存在較大的問題。當後霧燈出現問題導致電流過大時，15A熔斷器並不能感應到電路故障，沒有發生熔斷，這樣，線束就有損壞的風險，熔斷器就起不到線路保護的作用了，所以需要對熔斷器重新進行選型。
3電路的合併
在整車電路的最佳化中，電路的合併也是一種比較有效的方式。對於一些安全等級較低的，負載較小的電路，可以選擇合理的合併。合併的好處不僅僅在於能夠節約熔斷器和電器迴路，同時維修時也更容易發現和解決問題。
4總結
在整車電路的設計過程中，需要進行反覆的研究驗證，找到最優解，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約，合併一些迴路，使得整車電路的設計更加經濟、合理。
參考文獻
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