汪 暉

（東風(fēng)商用車有限公司商用車技術(shù)中心，湖北 武漢 430056）

東風(fēng)某平頭載貨運(yùn)輸車是東風(fēng)公司歷經(jīng)近2年時(shí)間開發(fā)的適應(yīng)于高原高寒地區(qū)的新款車型，該車采用天錦一排半駕駛室、康明斯共軌國ⅢISD發(fā)動(dòng)機(jī) （發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元型號(hào)為CM2150E）?？紤]到高原高寒地區(qū)的低溫冷起動(dòng)困難，電氣系統(tǒng)除配備發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱控制系統(tǒng)外，還增加了燃油加熱控制系統(tǒng)、冷卻液加熱控制系統(tǒng)、超級(jí)電容器等方案來提高低溫冷起動(dòng)性能。該車型還采用了軍用防空照明和信號(hào)系統(tǒng)等特殊裝置，以適應(yīng)用戶多方面的需求。整車電氣系統(tǒng)以安全、可靠為設(shè)計(jì)原則，以國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)依據(jù)，整車線束端子采用全自動(dòng)方式壓接，端配點(diǎn)采用超聲波焊接及透明帶膠熱縮管包扎，線束固定有序分布，很好地提高了整車電氣性能、降低了整車故障率。

該載貨運(yùn)輸車的電氣系統(tǒng)由電源系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、燈光照明系統(tǒng)、安全報(bào)警系統(tǒng)、附加系統(tǒng)等組成。下面分別說明各系統(tǒng)的電氣主要參數(shù)和特性。

1 電源系統(tǒng)

1.1 特性要求

在-41～12.5℃范圍內(nèi)，電源系統(tǒng)電壓應(yīng)隨溫度的升高而降低，溫度系數(shù)為-12～-15 mV／℃，在溫度25±5℃、 發(fā)電機(jī)50%負(fù)載、 轉(zhuǎn)速3 500 r／min時(shí)，調(diào)節(jié)電壓應(yīng)為28±0.2V。電源系統(tǒng)調(diào)節(jié)電壓最高不大于30V。

1.2 組成

電源系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、易熔線、低溫蓄電池、電源總開關(guān)、熔斷器總成等組成。

1）發(fā)電機(jī)具有防水性能，額定電流70A。

2）低溫蓄電池采用6-QA-180型號(hào)的少維護(hù)蓄電池，電池容量為180Ah，具有良好的低溫起動(dòng)特性，可在溫度為-41℃的環(huán)境下進(jìn)行工作。

3）易熔線有2根，額定容量分別是100 A和200 A。布置在蓄電池與發(fā)電機(jī)電路中的易熔線主要是起短路保護(hù)；布置在燈光系統(tǒng)的供電線路中的易熔線是加強(qiáng)對(duì)燈光系統(tǒng)的使用安全性。

4）電源總開關(guān)可方便地接通或切斷電源，以保證行車和維修的安全性。

5）熔斷器總成共有34路熔斷絲，其中1路為預(yù)留電源接口。在熔斷器盒銘牌上標(biāo)注有各檔熔斷絲的用途，便于維修時(shí)尋找故障點(diǎn)，提高了電路維修的方便性。表1為用電器熔斷絲容量。

2 起動(dòng)系統(tǒng)

起動(dòng)系統(tǒng)由起動(dòng)機(jī)、點(diǎn)火鎖、超級(jí)電容器、充電開關(guān)、副起動(dòng)開關(guān)、熄火停機(jī)開關(guān)、起動(dòng)保護(hù)繼電器等組成。

1）減速起動(dòng)機(jī)具有防水性能，額定輸出功率為6.0kW，自帶起動(dòng)繼電器。

2）點(diǎn)火鎖是4檔開關(guān)，分別是ON檔、ST檔、ACC檔、OFF檔。ACC檔電感負(fù)載連續(xù)可達(dá)5A，ON檔電感負(fù)載連續(xù)可達(dá)10A，ST（起動(dòng)）檔電感負(fù)載連續(xù)可達(dá)35 A，具有連續(xù)重復(fù)起動(dòng)時(shí)必須回到OFF檔的特性，這對(duì)起動(dòng)機(jī)、蓄電池有很好的保護(hù)作用，尤其是防止起動(dòng)機(jī)觸電燒蝕。

表1 用電器及熔斷絲容量對(duì)應(yīng)表

3）超級(jí)電容器也叫起動(dòng)電容，是內(nèi)含電子控制器和一個(gè)32 F電容的總成件，見圖1。

超級(jí)電容器利用電容快速充放電的原理，通過電子控制器，控制超級(jí)電容的充電和放電時(shí)間及放電時(shí)刻，提高起動(dòng)性能。該系統(tǒng)主要由超級(jí)電容、控制模塊、傳感器和充電開關(guān)等構(gòu)成。其特性如下：輸入電壓16～32 V；起動(dòng)放電電壓32～36 V；具有短路保護(hù)功能，提高車輛在低溫-40℃或蓄電池能量不足環(huán)境下的起動(dòng)能力，抑制并衰減汽車電源電路總線上產(chǎn)生的浪涌電壓，改善整車電環(huán)境，提高電子產(chǎn)品的可靠性。

超級(jí)電容器與低溫蓄電池構(gòu)成起動(dòng)電容系統(tǒng)，利用電容快速充放電的原理，通過電子技術(shù)的控制，激活或置換出蓄電池的部分能量，降低起動(dòng)時(shí)電源系統(tǒng)的內(nèi)阻，提高蓄電池的有效能量及起動(dòng)能力。超級(jí)電容器的外部接線見圖2。

4）起動(dòng)保護(hù)繼電器用于保護(hù)起動(dòng)機(jī)的觸點(diǎn)，減少起動(dòng)機(jī)的故障率。

5）副起動(dòng)開關(guān)和熄火停機(jī)開關(guān)用于車下起動(dòng)和斷開發(fā)動(dòng)機(jī)，增加使用操作的便利性。

3 燈光照明和信號(hào)系統(tǒng)

燈光照明和信號(hào)系統(tǒng)分為常規(guī)照明和信號(hào)系統(tǒng)、軍用照明和信號(hào)系統(tǒng)兩部分。

3.1 常規(guī)照明和信號(hào)系統(tǒng)

常規(guī)照明和信號(hào)系統(tǒng)由前組合燈總成、側(cè)轉(zhuǎn)向燈、前轉(zhuǎn)向燈及霧燈總成、示廓燈、側(cè)標(biāo)志燈、后尾燈總成、工作燈、前閱讀燈等組成。

前組合燈總成包括遠(yuǎn)光燈、近光燈、位置燈，其中位置燈與近光燈在同一腔室內(nèi)。前組合燈采用4燈制式前照燈結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)光燈采用功率70 W的鹵素?zé)襞?，型?hào)H1；近光燈／遠(yuǎn)光燈采用功率70W／75W的鹵素雙絲燈泡，型號(hào)H4；位置燈采用功率為5W的白熾燈泡，型號(hào)W5W。整個(gè)燈具采用多反射面配光，燈罩透明，燈殼上布置有光束照射位置的調(diào)整裝置和外部線束固定支架，采用內(nèi)置防水膜的通氣蓋安裝在通氣孔處，燈泡后蓋設(shè)計(jì)為圓盤旋轉(zhuǎn)方式，為換裝燈泡提供了便利性。電氣接口即插接器設(shè)計(jì)為鑲嵌在燈殼上，并采用防水性能優(yōu)異的進(jìn)口國產(chǎn)化件，極好地保證了燈具的密封性。遠(yuǎn)光共有4個(gè)，夜間照明時(shí)能使車前100m以上的路面有明亮均勻的照明。側(cè)轉(zhuǎn)向燈布置在車門上，左右車門各1個(gè)，采用功率21W的白熾燈泡，型號(hào)P21W。前轉(zhuǎn)向燈及霧燈總成包含轉(zhuǎn)向燈和霧燈，轉(zhuǎn)向燈采用功率21 W的白熾燈泡，型號(hào)PY21W；霧燈采用功率70W的鹵素?zé)襞?，型?hào)H3。

后尾燈總成采用LED光源，包含后霧燈、制動(dòng)燈、位置燈、側(cè)標(biāo)志燈、牌照燈、轉(zhuǎn)向燈、倒車燈等。制動(dòng)燈功率2.4 W，后霧燈、位置燈、側(cè)標(biāo)志燈、牌照燈、轉(zhuǎn)向燈、倒車燈功率均為2.1W。

示廓燈采用功率10W的白熾燈泡，型號(hào)R10W；側(cè)標(biāo)志燈采用5 W的白熾燈泡，型號(hào)R5W；工作燈采用21 W的白熾燈泡，型號(hào)P21W；前閱讀燈采用5W的白熾燈泡4個(gè)，型號(hào)C5W，自帶調(diào)整開關(guān)。遠(yuǎn)光繼電器控制遠(yuǎn)光2路供電，近光繼電器控制近光1路供電。

3.2 軍用照明和信號(hào)系統(tǒng)

軍用照明和信號(hào)系統(tǒng)由防空前照燈、防空燈開關(guān)、防空制動(dòng)燈組成。防空前照燈采用LED光源，工作電流不大于0.5 A，顏色為白色，具有兩檔亮度。防空燈開關(guān)為翹板式開關(guān)，觸點(diǎn)功率為電感負(fù)載80 W，具有自鎖裝置。防空尾燈采用LED光源，工作電流不大于0.5A，為復(fù)合式尾燈，燈的上半部為防空制動(dòng)信號(hào)，顏色為紅色；燈的下半部有4個(gè)特種縫隙，用于防空位置燈信號(hào)，顏色為綠色。

防空燈開關(guān)接通時(shí)轉(zhuǎn)為軍用照明和信號(hào)系統(tǒng)狀態(tài)，即車輛處于防空駕駛狀態(tài)，任何常規(guī)照明和信號(hào)燈均不接通，僅儀表照明及顯示除外。

4 信號(hào)裝置、儀表及輔助電氣設(shè)備

信號(hào)裝置、儀表及輔助電氣設(shè)備為汽車的安全性提供了有力保障。包含盆型電喇叭、氣喇叭、刮水電機(jī)、刮水間歇繼電器、組合儀表等總成。

1）盆型電喇叭為雙音小三度和音，音響穿透能力強(qiáng)，音色悅耳，聲級(jí)為105～118dB，可連續(xù)工作30s， 符合國家電磁兼容GB／T 21437.2-2008／ISO 7637-2：2004《道路車輛 由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾 第2部分：沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)要求》。

2）氣喇叭為渦輪型，聲音清晰，工作氣壓在300～1000kPa范圍。氣電喇叭轉(zhuǎn)換開關(guān)讓駕駛員方便選擇聲音類型。

3）刮水電機(jī)具有過載保護(hù)、自動(dòng)復(fù)位等功能，其基本性能見表2。

表2 刮水電機(jī)特性

4）組合儀表有指示燈點(diǎn)亮提示及多功能蜂鳴報(bào)警功能。指示燈包含發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示、發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)報(bào)警指示、門開指示、遠(yuǎn)光燈指示、近光燈指示、前霧燈指示、后霧燈指示、氣壓過低指示、水溫過高指示、水位過低指示、安全帶指示、駐車制動(dòng)指示、排氣制動(dòng)指示、機(jī)油壓力過低報(bào)警指示等。多功能蜂鳴報(bào)警包括氣壓過低報(bào)警、水溫過高報(bào)警、水位過低報(bào)警。行車時(shí)若氣壓低于535 kPa，則報(bào)警燈亮同時(shí)多功能蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲響；停車時(shí)若駐車制動(dòng)開關(guān)接通，多功能蜂鳴器不發(fā)出聲響，但儀表指示燈點(diǎn)亮。

組合儀表為數(shù)字式組合儀表，通過CAN總線和歐Ⅲ發(fā)動(dòng)機(jī)通信。組合儀表包含了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表、車速表、燃油表、水溫表、前橋氣壓表和后橋氣壓表共6個(gè)指針表，若干個(gè)報(bào)警指示燈和1個(gè)液晶顯示屏，所有指針儀表均由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。所有報(bào)警指示燈都采用發(fā)光二極管。組合儀表從CAN線上采集數(shù)據(jù)和信息，并點(diǎn)亮指示燈顯示故障代碼。儀表參數(shù)可以標(biāo)定。

5 附加系統(tǒng)

附加系統(tǒng)是作為改善車輛使用環(huán)境或提高發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)效率或駕乘人員的工作條件而設(shè)置的。附加系統(tǒng)包括主副油箱切換、空調(diào)、燃油加熱系統(tǒng)、冷卻液加熱系統(tǒng)、應(yīng)急電源插座、收放機(jī)、風(fēng)窗洗滌器等總成。

5.1 油箱

采用主副油箱轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇主、副油箱。當(dāng)車輛行駛距離較長，主油箱油量不夠時(shí)，可按下主副油箱轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇副油箱繼續(xù)供油。

5.2 空調(diào)

通過空調(diào)開關(guān)的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)暖風(fēng)和空調(diào)的切換。

當(dāng)空調(diào)開關(guān)處于斷開狀態(tài)時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)與電源斷開，空調(diào)系統(tǒng)處于停止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)，接通暖風(fēng)開關(guān)時(shí)，暖風(fēng)電機(jī)的不同檔位、調(diào)檔電阻及暖風(fēng)電機(jī)構(gòu)成回路。暖風(fēng)開關(guān)的檔位不同，串聯(lián)在回路中的電阻阻值不同，以此達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)速度的目的。

當(dāng)空調(diào)開關(guān)處于接通位置時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)與電源導(dǎo)通，暖風(fēng)系統(tǒng)與電源斷開，空調(diào)系統(tǒng)工作。

5.3 燃油加熱系統(tǒng)

燃油加熱系統(tǒng)由控制電路、油箱加熱器、濾清器加熱器、燃油管路加熱器組成。燃油加熱系統(tǒng)接線圖如圖3所示。

1）控制電路由接線盒、顯示器、開關(guān)及連接線束構(gòu)成。

2）油箱加熱器采用PTC加熱材料加熱，具有自保護(hù)特性，結(jié)構(gòu)為全封閉集成一體式。

3）濾清器加熱器采用PTC加熱材料，具有自保護(hù)特性，其結(jié)構(gòu)為整體式。

4）燃油管路加熱器結(jié)構(gòu)為溫度控制器與加熱線直接布置在原車燃油管路內(nèi)，不需改變?cè)加凸苈凡贾谩Ｃ總€(gè)加熱器均由一個(gè)溫控器控制，在燃油溫度低于7℃時(shí)，溫控器自動(dòng)接通，開始對(duì)燃油進(jìn)行加熱。當(dāng)燃油溫度達(dá)到24℃時(shí)，溫控器斷開，自動(dòng)停止加熱。

5）顯示器由燃油加熱開關(guān)和10個(gè)指示燈組成。閉合開關(guān)，開關(guān)上的紅色指示燈點(diǎn)亮，此時(shí)燃油加熱系統(tǒng)的電源被接通，顯示器開始工作，自檢完成后，燃油加熱系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。加熱裝置根據(jù)溫度的變化自動(dòng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)供油油路中的燃油進(jìn)行加熱，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃油性能的需求。指示燈的數(shù)字與對(duì)應(yīng)加熱器線束上的編號(hào)相對(duì)應(yīng)。

整車燃油加熱部分有：主油箱進(jìn)油管加熱器、主油箱加熱器、副油箱加熱器、副油箱進(jìn)油管加熱器、電磁泵進(jìn)油管加熱器、副油箱回油管加熱器、油水分離器加熱器、細(xì)濾加熱器、電磁泵出油管加熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)油管加熱器共10處加熱。

5.4 冷卻液加熱系統(tǒng)

冷卻液加熱器由蓄電池供電，使用柴油作燃料，油泵從油箱吸入燃油，在加熱器燃燒室中揮發(fā)成燃油蒸氣后，與助燃風(fēng)輪送入的助燃空氣混合充分燃燒，通過熱交換器將熱量傳導(dǎo)給循環(huán)液體，并送入車廂散熱除霜系統(tǒng)，然后流回發(fā)動(dòng)機(jī) （或水箱），達(dá)到加熱效果?？蓞⒖紙D4。

5.5 應(yīng)急電源插座總成

應(yīng)急電源插座總成也稱為副起動(dòng)插座總成，見圖5，用于汽車在蓄電池欠電情況下的點(diǎn)火起動(dòng)。通過最大起動(dòng)電流時(shí)，插座觸點(diǎn)的電壓降小于0.5V。

5.6 風(fēng)窗洗滌器

風(fēng)窗洗滌器由洗滌開關(guān)和刮水間歇繼電器聯(lián)合控制。當(dāng)刮水電機(jī)處于停止、高速或低速時(shí)，按下洗滌開關(guān)，洗滌器噴水，刮水電機(jī)仍維持原工作狀態(tài)。當(dāng)刮水電機(jī)處于間歇檔時(shí)，按下洗滌開關(guān)，洗滌器噴水，此時(shí)刮水電機(jī)停止工作；松開洗滌開關(guān)后，洗滌器停止噴水，3s左右刮水電機(jī)處于間歇檔工作狀態(tài)。洗滌器最大容量為3L，噴水量在200cm3／10s以上，噴口壓力大于78.5kPa。

5.7 收放機(jī)總成

收放機(jī)總成具有全電子音量控制特性，可調(diào)頻、調(diào)幅收音，有標(biāo)準(zhǔn)USB接口，可實(shí)現(xiàn)MP3放音。

6 總結(jié)

東風(fēng)某平頭載貨軍用運(yùn)輸車的電氣系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中突出了以下特點(diǎn)。

1）通過發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)和電子油門控制，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)排放，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率。

2）通過CAN總線和歐Ⅲ發(fā)動(dòng)機(jī)通信。

3）可通過診斷接口讀取發(fā)動(dòng)機(jī)ECU存儲(chǔ)的故障信息，提高了維修檢測(cè)的便利性。

4）電器產(chǎn)品具有良好的可靠性和性能特性，如開關(guān)、電機(jī)的耐久性分別超過8萬和500h；閃光器電磁兼容特性可滿足ISO 7637-2《道路車輛.傳導(dǎo)和耦合引起的電干擾.第2部分：僅沿電源線瞬間電導(dǎo)》、ISO 11452-4《道路車輛.窄帶輻射電磁能量產(chǎn)生的電子干擾用部件試驗(yàn)方法.第4部分：大容量電流注入 （BCI）》 標(biāo)準(zhǔn)；刮水電機(jī)的電磁兼容特性滿足ISO 7637-2標(biāo)準(zhǔn)。

7 結(jié)束語

該運(yùn)輸車的電氣設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮如何在高寒、高原地區(qū)很好地解決發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)問題，如何保證油管、油箱內(nèi)的燃油流動(dòng)順暢，如何改善維修便利性和操作方便性，如何提高電磁兼容特性，如何保證整車的性能可靠性等多個(gè)方面。

目前該運(yùn)輸車已進(jìn)入市場(chǎng)，用戶滿意度很高，隨之而來的使用范圍也逐漸擴(kuò)大。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和新材料的大量應(yīng)用，運(yùn)輸車在整車性能提升方面也會(huì)有極大提高，這將對(duì)行業(yè)各層人員帶來新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

［1］李清明，程森，劉漢軍.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析詳解［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［2］李鐵軍.柴油機(jī)電控技術(shù)實(shí)用教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

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