白樹立，劉永艷，王靜毅，王秀錦

（奇瑞汽車股份有限公司鄂爾多斯分公司，內蒙古鄂爾多斯017000）

汽車電源分配介紹

白樹立，劉永艷，王靜毅，王秀錦

（奇瑞汽車股份有限公司鄂爾多斯分公司，內蒙古鄂爾多斯017000）

隨著電子技術的不斷發(fā)展，為了增加整車舒適性和安全性，電器設備在整車上的運用也越來越廣泛，因此在設計開發(fā)過程中計算出合理汽車電器電源分配，是保障整車所有用電器件安全可靠運行的基礎，對保證整車電器配置原理設計的正確很重要。文中詳細介紹了整車電源分配策略，通過具體實例說明了整車電源分配架構。

電器配置；電源分配；原理設計

0 前言

由整車的成本目標和競爭車型的電器功能方面的分析，電器系統(tǒng)的設計人員需掌握該新開發(fā)車型電器方面的技術要求，確定此車的不同配置車型 （基本型、舒適型、豪華型）的電器配置，并確定該車有可能的改型車的電器方面的配置要求，在整車電源分配上盡可能地考慮預留、通用，這樣就可以在改型車后期滿足電器設備用電量預留。

1 電源分配控制策略

在概念設計期間，需要勾畫出整車的控制策略框架，計算整車電路系統(tǒng)大概包括哪些用電單元，功率多大，用電單元采取何種控制方式，如何控制？需體現出保險絲、繼電器及其所掛負載的連接關系，同時需要對整車的用電器進行初步確定，并設計整車電源分配圖，計算出需要的電源分配中心、電源系統(tǒng)來滿足整車電器的需求。

電源分配圖是反映整車熔斷絲以及繼電器同用電設備之間對應關系的圖紙。常規(guī)電源分配圖一般由蓄電池、發(fā)電機、點火開關、熔斷絲、繼電器、導線、負載等幾個部分組成，各部分注意事項如下：

（1）熔斷絲應標明名稱、容量和類型；

（2）繼電器應注明功率、繪制出控制圖；

（3）導線應注明導線截面積，如有可能線號及顏色可以標注上去；

（4）在圖紙繪制布局時盡量保證同一熔斷絲控制單元電路繪制在一起，避免交叉布置，這樣可以為后期熔斷絲盒的設計提供很大便利。

2 電源分配設計架構

對于一個新開發(fā)車型，一般按照圖1所示流程逐步完成整車電源分配流程圖，根據整車的配置、性能指標、功能，完成電源系統(tǒng)功能分解，其功能是：整車供電、充電、起動機等。圖2所示為某車型電源系統(tǒng)分配架構示例。

2.1 配置表

配置表是一項至關重要的文件，它對該新車型的所有子系統(tǒng)的開發(fā)都起到至關重要的作用。就整車電器而言，配置表分解會影響到整車電器零部件采用情況，幫助設計者在項目初期對整車電器有總體上的、較為具體的把握，同時為整車控制策略的確定、電器盒的選型、電源分配、原理設計、三維線束布線、二維線束圖紙設計等方面，同時為整車電器控制策略的確定、負載選型提供依據。

就電源分配設計而言，要對配置表逐條進行分析，所有涉及電路部分均應被單獨羅列出來，以便下一步的負載設備確定，在配置分析時要注意以下幾項：

（1）分析整理用電設備應以配置表上的最高配置來實施，電源分配圖是后期進行配電盒設計的重要依據，一般來說高配車型所用到的繼電器盒熔斷絲數量要高于低配車型，如果按照低配車型設計電源分配，在設計高配車型時，配電盒預留的熔斷絲和繼電器數量就無法滿足。

（2）低配車型所用到的熔斷絲或繼電器反而比高配車型多的情況比較少見，但也不代表沒有，隨著電氣技術模塊化、集成化，繼電器和熔斷絲由模塊自帶，而低配車型無此模塊需要繼電器盒提供安裝位置，這也是在電源系統(tǒng)分配設計時需要考慮的因素。

2.2 負載設備確定

2.2.1 負載設備室

對整車電器系統(tǒng)作進一步分析，為電源分配圖提供更直接依據，該步需要從用電設備單元原理圖知道該設備采用的電源控制方式及控制邏輯。以收音機為例說明負載設備繼電器和保險絲的確定過程，如表1所示。

表1 收音機配置信息

收音機是把電臺發(fā)射的無線電波中的音頻信號取出來，加以放大，然后通過揚聲器還原出聲音。具體講：從天線接收到電臺的高頻信號，通過輸入回路選出其中需要的電臺信號送入變頻級的基極，同時，由本機振蕩器產生高頻等幅波信號，其頻率高于被選電臺載波送入變頻級的發(fā)射極，二者通過晶體管的非線性變換，將高頻調幅波變換成中頻調幅波信號。變換后的中頻信號通過變頻級集電極接的LC并聯回路，被送到中頻放大器，放大后，再送入檢波器進行幅度檢波，然后通過低頻電壓放大和功率放大，再去推動揚聲器，還原出聲音。此系統(tǒng)工作由設備電路板內部處理完成，所以該系統(tǒng)沒有用到繼電器保護。

2.2.2 搭鐵點負載確定

示意圖上需表達出搭鐵點在整車上所處的大致位置，同時需附加表格以表達出某搭鐵點上所掛負載，如圖3所示某車型搭鐵示意圖。

2.2.3 接地分配

接地點分配，主要遵循以下幾個原則：

整車電器件采用就近共用搭鐵點的原則，但針對ECU、安全氣囊、ABS等影響整車安全性的電器件和音響、油位傳感器等對干擾較敏感的電器件，要求單獨搭鐵。大電流負載 （電機等）和小電流負載 （傳感器等）要求分開搭鐵。

搭鐵位置的確定應遵循：

（1）搭鐵點盡量布置在容易維護的地方，便于搭鐵點維護；

（2）選擇就近搭鐵。即在用電器附近搭鐵，這樣就可以將在某一范圍內的用電器的地線合并在一起；

（3）對燈具、風扇等電器電路中的搭鐵，可以在線束中設計一個打卡點，然后再連接到車身上搭鐵點，就可以減少導線的使用，降低線束的直徑與質量；

（4）對于控制單元、傳感器、儀表等電路的搭鐵，為避免搭鐵信號的干擾，應直接從電器件引線到搭鐵點；

（5）搭鐵位置優(yōu)先選擇在各主要的梁上，除非特殊情況外，不允許使用支架搭鐵，避免搭鐵不良；

（6）遵守一些電器件搭鐵的特殊要求。如發(fā)動機的搭鐵要求在距離控制模塊200 mm以內，應該優(yōu)先滿足。

2.3 回路保護分級

以表2所示某車型發(fā)電機正極回路熔斷絲為例 （前艙電器盒部分）。

（1） 一級保護

表2 前艙電器盒一級保護

（2） 二級保護

表3所示為儀表電器盒總熔斷絲次級保護 （儀表電器盒部分）。

（3） 三級保護

表4所示為點火開關熔斷絲次級保護 （點火開關部分）。

表4 點火開關熔斷絲次級保護

2.4 建立電源屬性表

建立電器屬性表是一個數據收集過程，收集數據只是為了更好地設計電源分配圖，屬性表內容應至少包括供應商信息，各針腳額定電壓／電流、峰值電壓／電流、堵轉電流 （電動機類），接插件型號、供電模式等。

2.5 整車電源功率表確定

表5所示為某車型電源功率確定表示例 （前艙部分）。

表5 某車型電源功率確定

各電器件具體采用何種工作電源模式需由工程師同供應商討論確定，可參考上述常用電器件的分配原則。同時要考慮到點火開關的耐電流值是有限的，故在進行電源分配時要將額定工作電流較大的電器件采用繼電器控制的方法掛到相應的開關擋位上，這樣既可以滿足該件對電源的要求，也不會導致點火開關的工作電流過大，從而導致開關燒蝕的現象。待電源模式確定后即可進行保險絲及繼電器的選型設計

點火開關各擋位負載分配原則及各負載如下：

常電 （30電）。由蓄電池直接供電，無論點火開關處于何種位置這些設備均通電 （常電意思是不受點火開關控制），如防盜控制器、室內燈、喇叭、小燈、危險報警等；

ACC。該擋位負載分為兩類：一類是模塊ACC信號；另一類是功率負載。如BCM、天窗模塊、音響主機、點煙器、空調鼓風機等；

IGN1（15電）。該擋位負載主要為模塊的IGN信號。如儀表、安全氣囊模塊、診斷口、空調控制面板、EPS、倒車雷達、制動燈開關、IMMO、EMS、ABS、發(fā)電機、倒車燈等；

IGN2（75電）。該擋位負載為功率負載。如電動后視鏡、前雨刮電機、前雨刮洗滌電機等；

ST。啟動機或啟動繼電器的控制電源，啟動馬達，釋放后鑰匙將回到ON擋；

LOCK。發(fā)動機停止并且方向盤被鎖定，只有該位置才能取下鑰匙。

2.6 負載設備位置分析

負載設備分布位置分析的主要目的是依據負載的位置確定其熔斷絲和繼電器的合理位置。位置分析是否到位關系到整車線束，關系到整車導線的用量以及負載設備的電器性能。在設計過程中需要貫徹的原則：適當地延長控制線路長度，以盡可能地使起執(zhí)行作用的導線最短。這樣做的目的是盡可能地使電源到負載時電損耗最小，同時，起執(zhí)行作用的導線一般線徑較粗，這樣也能節(jié)約一定的成本，降低整車質量。

負載布置注意以下幾項：

（1）負載布置直接影響整車線束的布置方式、線束在整車中的走向、線束直徑的大小，進一步影響著車身的結構與線束布置方案以及整車的質量。合理的布置還可以節(jié)約一定的線束成本；

（2）負載設備可維修性考慮。對于整車電器系統(tǒng)，不可避免地會存在維護工作，如不同線束間的連接器、電器盒熔斷絲、繼電器的更換、OBD接口的使用、ECU的檢測維護等；

（3）要根據設備特性、環(huán)境要求進行布置。

2.7 熔斷絲和繼電器確定2.7.1 選定熔斷絲的流程

（1）決定熔斷絲種類、額定電流。①計算使用回路的負載電流；②確認負載波形的模式；③從負載規(guī)格選定熔斷絲種類；④從負載電流值、通電模式計算出熔斷絲容量。

一般情況下導線的工作電流按照在常溫 （25℃）下選擇額定電流的75%為工作電流，當環(huán)境溫度升高時，熔斷絲的載流能力會下降，下面有經驗公式可以在確定保險絲容量時作為參考：式中：If為保險絲的理想值；RR為溫度折減系數；In為正常工作電流值。

例如：一個快熔保險絲在90℃條件下工作，并在1.5 A時工作，溫度折減率RR是95%。那么保險絲理想值是：

這種情況下根據保險絲的實際規(guī)格可以選擇3 A的保險絲來保護線路。

（2）選定連接電線尺寸、確認上限長度。

（3） 測試確認

溫度上升、短路測試。確保待測物的可靠度；確認零部件均在溫度范圍內使用及有無異常上升。

2.7.2 選定熔斷絲種類

（1） 小電流負載；

（2）短時間電流脈沖負載；

（3） 大電流負載；

（4）長時間電流脈沖負載；

（5） 鎖電流負載。

在選用保險絲種類過程中，需要對保險絲做以上5項試驗，在確保規(guī)定的時間內及負載下確認零部件無異常問題發(fā)生。

2.7.3 繼電器確定

（1）繼電器有如下幾種作用：①擴大控制范圍。例如，多觸點繼電器控制信號達到某一定值時，可以按觸點組的不同形式，同時換接、開斷、接通多路電路；②放大。例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個很微小的控制量，可以控制很大功率的電路；③綜合信號。例如，當多個控制信號按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時，經過比較綜合，達到預定的控制效果；④自動、遙控、監(jiān)測。例如，自動裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實現自動化運行。

（2）繼電器的選擇：①按使用環(huán)境選型，使用環(huán)境條件主要指溫度 （最大與最?。?、濕度 （一般指40℃下的最大相對濕度）、低氣壓 （使用高度1 000 m以下可不考慮）、振動和沖擊；②按輸入信號不同確定繼電器種類，若整機供給繼電器線圈是恒定的電流應選用電流繼電器，是恒定電壓值則選用電壓繼電器；③繼電器額定電流的選擇，繼電器額定電流的70%不應該小于負載的平時的正常工作電流；例如：工作電流為10.5 A的負載應選用額定容量不小于15 A的繼電器，這樣繼電器才能長久地可靠地工作。確定所選用的繼電器各項技術參數應滿足電路設計及相應的實驗標準要求；④根據負載情況選擇繼電器觸點的種類和容量。國內外長期實踐證明，約70%的故障發(fā)生在觸點上，這足見正確選擇和使用繼電器觸點非常重要；⑤繼電器線圈參數的選定，繼電器動作后，如果降低保持電壓會減弱產品的抗震性，有可能在汽車顛簸時發(fā)生誤動作。推薦使用的保持電壓應高于80%的額定電壓。繼電器的釋放電壓一般為10%的額定電壓，當線路上殘余電壓過大時，會造成繼電器不釋放。為保證低動作電壓 （60%額定電壓）的要求，線圈一般設計功耗較高，長期施加在線圈上的最大工作電壓一般應小于120%額定電壓，以防止高溫老化、線圈匝間短路而使繼電器失效。

2.8 電源分配架構圖

對整車電源前期工作均已完成，車型類型不同、配置不同，文中將不做深入描述。

3 小結

汽車電源分配是整車的基礎，對后期車型的配置擴展及改型很重要，同時需要設計者在設計工作中逐漸地摸索和總結，找到并遵循更加合理的設計分配，并在實際設計中不斷完善細節(jié)。

【1】汽車保險絲應用技術.太平洋精工國際會社，2009（9）：8.

【2】王勝利.汽車電路電源分配的設計［J］.汽車電器，2013（11）：1－7.

【3】汽車標準化技術委員會.QC／T 695?2002汽車通用繼電器［S］. 2003.

Introduction of Automobile Power Allocation

BAIShuli，LIU Yongyan，WANG Jingyi，WANG Xiujin
（Ordos Branch，Chery Automobile Co.，Ltd.，Ordos Inner Mongolia 017000，China）

With the development of electronic technology，in order to increase the com fortand safety，electricalequipments aremore and more widely used in vehicle.So reasonable power distribution in design and development process is basis to protect safe and reliable operation of all the electrical appliances，and it is important to ensure the vehicle electrical appliance configuration design principle is correct.The vehi?cle power distribution strategy was discussed，and the vehicle power distribution architecture was illustrated by example.

Electrical configuration；Power distribution；Principle design

2015－03－09

白樹立 （1986—），男，本科，工程師，研究方向為汽車電器。E?mail：yu0714＠126.com。