原理设计7:整车电源分配系统设计方法

2020年10月14日 评论 249 2269字

整车原理设计主要包括电源分配和接地分配设计,要做好电源分配需要正确理解电源分配的含义,用电器的负载类型。

1电源分配的含义

整车电源分配的定义可以从“电源分配”这个名词上来解释,即是将整车电源按照一套既定的方法分配给整车用电器,电源分配的结果决定了用电器的取电来源。简单的说,电源被分配的整车电源,分配的对象是整车用电器。

2电源分配的具体内容

理解了电源分配的含义,基本上就可以识别出电源分配的具体内容。电源分配要做的工作主要有:

  1. 确定各个用电器的工作电源(常电/IG电/ACC电)
  2. 确定保护各个用电器工作回路的保险丝的类型和容量
  3. 确定用电器继电器的型号(若用电器需要使用继电器)
  4. 确定各个电源回路的线径大小

3电源分配的设计流程

我认为所有的设计流程基本都可以从其主要的交付物/工作内容本身入手,都可以按照“输入“到”输出”的流程公式来分解。我们可以根据具体的工作内容和交付物来分析,做好这项工作需要什么来支持。其中,支持内容即包括理论分析用的一些材料,也包括一些必备的试验数据支撑。补充说明:交付物就是指某项工作的产出。

比方说,电源分配的主要内容是给用电器分配电源,那么用电器到底是需要常电,IG电还是ACC电,最开始的时候我们并不知道(假设这个用电器我们没有见过),那么此项工作的前置工作就是去找负责这个零件的工程师去收集这个用电器的相关信息,以便支撑我们做好这些工作。

但是,整车用电器那么多,我们不可能发现一个用电器再去找它的信息,因此需要对这项工作流程化分解。先识别出所有需要的用电器,再统一去收集用电器的信息,然后再进行电源分配的具体工作,最后进行验证。从这个角度出发,我们分析出整车电源分配的设计流程,如下:

1)整车配置表的分解

根据整车配置表,识别出实现各个功能需要使用的电器件。配置表是一个项目的立项基础,它定义了汽车的功能,配置表的分析是原理工程师工作的重要内容。配置表分析方法详见前述章节。

2)用电器信息的收集

识别出来了具体的电器件,需要找相应的零部件工程师收集电器件的电气定义信息。这些主要信息包括,用电器的工作电压要求(必须),功率大小/工作电流(必须),接口电气信息(必须),内部电路图(若有)、工作电流曲线(若有)等等。用电器的电气定义信息收集的完整性是进行电源分配的前提。具体方法与测量详见前述章节。

3)进行电源分配

根据用电器的电气定义信息,初步分配各个用电器的取电方式,即判定用电器的电源形式,电源形式主要有哦常电、IG电(IG1,IG2),ACC电(燃油车);

根据用电器的电气定义信息,计算其工作电流的大小;

根据用电器在整车的位置信息,初步确定各个用电器保险丝的位置;

根据用电器的负载类型,工作特性,工作电流的大小,整车位置等信息,确定保险丝(包括保险丝的类型、容量选择、保险丝的共用等);

根据用电器的负载类型,和已确定的保险丝的大小,确定电源回路线径的大小;

根据用电器的负载类型,电源回路电流的大小,确定回路中继电器的类型;

以上信息分析好了后,最后进行电源分配的汇总,完善电源分配设计图。

4)组织评审,并完成电源分配设计图的签发

电源分配设计不仅仅关注到线束系统本身,其出发点本身就是为了服务其他零部件,因此电源分配方法的评审不仅仅是在线束系统,而应该至少覆盖到整个电气系统。评审的目的不仅是分担设计风险,重要的是参与评审可以迫使自己更加严谨的进行设计,设计有理有据。

另外,由于条件限制,电源分配设计的验证没法通过具体的试验验证,但是可以通过相关的设计软件进行模拟分析,这也是CHS(CapitalHarnessSystem)软件被越来越多的汽车厂所使用的重要原因。

4电源分配的工作方法

电源分配是一项系统性的工程,它对于线束工程师的工作经验,项目经历会有要求。

对于改款车型来讲,各个保险盒设计使用的继电器和保险丝的类别应该作为设计的约束,不要轻易去改变,以免增加开发成本与开发周期。

做好电源分配的工作,可以从前文提到的电源分配的工作内容和工作流程入手,查漏补缺,各个击破,关键还是学习并不断的实践总结。

但是,并不是说没有方法策略。这里,分享下个人的一些经验:

详见内容见:https://mp.weixin.qq.com/s/O3Z0wmwkX9LizVDNGup6DQ

5补充知识点常电、IG电与ACC电

汽车的供电系统设计是否合理,直接关系到汽车电器件的正常工作与否和全车的安全性,因此世界各国的汽车线束设计出发点基本都是以安全为主。整车电气系统基本上由3个部分组成:

蓄电池直接供电系统(一般称为常电或30电)

常电(K30)所接负载一般都是汽车的安全件或重要件,主要目的是在为这些零件提供电能时尽量少的加以控制,确保这些件即使汽车发动不起来也能短暂正常工作,以方便到站点维修等。如:发动机ECU及发动机传感器的工作电源、燃油泵的工作电源、ABS控制器的电源、诊断接口电源等。

点火开关控制的供电系统(一般称为IG档、15电或ON档电)

IG电(K15)上的电器件基本上是在发动机工作运转的情况下才使用,取自发电机的电源,避免了为蓄电池充电时争电源的可能性。如:仪表电源、制动灯电源、安全气囊电源等。

发动机起动时需要卸掉负载的电源(一般称为ACC电源)

ACC电(K50)这部分电器件一般所带的负载较大,且在汽车起动时不必工作。一般有点烟器电源、空调电源、收放机电源、刮水器电源等。

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