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    [經典資料] 線束設計工程師分享:整車電源分配與保險選型策略

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          1電源分配策略

      整車電源分配和接地分配是整車電路設計中的核心部分。

      電源分配是整車電路設計的一個重要組成部分,合理的電源分配關系到電器盒設計,整車原理設計以及線束二維圖紙設計的正確性。項目前期,應該確定整車電源分配,并在后期不能有較大范圍的改動,否則將影響到整個線束系統的設計。

      電源分配流程

    電源模式

      一般根據鑰匙孔開關的位置來確定整車用電類別,汽車上電源可以分為常電,IG電,ACC電,其中Start擋位只為啟動用電,故不單獨進行分析。

      1 常電。常電表示蓄電池和發電機輸出直接供電,即使點火開關在OFF檔時,也有電量供應。一般來講模塊的記憶電源及需要在車子熄火后依舊能使用的負載需要接常電,比如各控制模塊的記憶電源、防盜控制器、室內燈、小燈、雙閃燈、喇叭、故障診斷系統、中控鎖、制動燈、電動天窗等。

      2 ACC電。當點火開關擰至ACC檔時通電,當點火開關在Start檔時,斷開。不發動車可以給車內部分電器供電。取ACC的電源主要是一些娛樂,電動便捷系統,比如點煙器、備用電源、影音娛樂系統、空調系統、電動后視鏡等。

      3 IG電。當點火開關擰至ON檔時通電。除了常電和ACC電外的負載用電均使用IG電。但是隨著汽車用電設備越來越多,掛在IG擋位上的負載越來越多,受點火開關觸點的載流能力的影響,過多的負載會超出其載流能力,使觸點燒蝕。故又將點火開關IG電,再分配出一個IG2擋位。這個IG2擋位下,在啟動的瞬間電源也會斷掉。這些設備一般包括空調系統、電動座椅、座椅加熱、除霜系統等。

    需要說明的是,對于Start擋位啟動瞬間斷掉ACC和IG2的電源,主要是為了保證起動機的啟動電流。故電源模式的分配其實也要結合整體進行分析考慮,比如如果蓄電池的容量足夠大,完全可以將電動座椅,空調鼓風機系統放置在常電電源下,可以為駕駛提供更大的便利性。另外隨著純電動汽車的興起發展,已經去除了起動機這個零部件,驅動電機的啟動是通過高壓部分進行,這樣理論上來講,ACC和IG2的擋位特點已經弱化了。有些純電動車車型已經把ACC擋位并到IG檔。

      2 保險選型策略

      汽車熔斷器也叫做保險絲。保險絲的主要作用是保護導線,可以同時提供短路保護和低過載(135%)保護。目的是在電路短路時,在導線冒煙著火時能夠及時的熔斷,以便對電路進行切斷,防止電線燃燒,引起整車自燃。因此,有必要在每一個用電回路設置保險絲(熔斷器)進行線路保護。

      導線的自然現象見下圖:

    保險只能保護保險之后的導線,故保險盡量設置在靠近電源的位置。倘若距離太遠的話,考慮設置上一級保險。

      保險絲的位置設置

      對于大電流的保護應該從蓄電池開始,如下圖。

          對于中低電流的保護從電器盒端開始,如下圖。

    保險的分級設置:給功能件進行分類

      C-指操縱汽車,汽車運行安全必不可少的功能

      B-重要功能,但是不影響操作汽車,不影響汽車使用安全的功能

      C-其他給汽車使用帶來方便的功能

      C類單獨設置保險,B類根據實際使用可進行保險的合并,C類允許進行保險的共用

      保險合并基于以下幾個方面考慮

      •功能件在整車的的安裝位置

      •功能件之間是否有使用功能之間的聯系

      •功能件的電源/通信信號是否一致

      •負載的類型,電感行的還是電阻行的

      •負載電流的大小

      保險分配原則

      1 發動機ECU、ABS等對于整車性能及安全影響大及其他易受其他用電設備干擾的電器件必須單設熔斷器

      2 發動機傳感器、各類報警信號燈和外部照明燈,喇叭等電器件對整車性能及安全影響也較大,但該類電負荷對相互之間的干擾并不敏感。因此,這類電器件可以根據實際情況相互組合,共同使用一個熔斷器。

      3 對于為了增加舒適性而設置的普通電器件類的負載,可以根據實際情況,相互組合,共同使用一個熔斷器

      4 熔斷器分為快熔和慢熔。慢熔保險主要用在感性負載的電路中,如電機電路。

      5 電阻型的負載和電感型的負載盡量避開使用同一個熔斷器

      6 臟電流(感性和電容負載、PWM波形負載,大電流負載等)、大電流用電器使用單獨的保險,如鼓風機、風扇、車窗、除霜等

      7 高低電流回路(電流差5A以上)不共用一個保險

      保險絲的類別的確定:根據負載的特性確定保險的類別。一般來講電機,閥等電感類負載使用慢熔保險,電阻型的負載使用快熔保險。也可以根據具體的負載電流特性進行選擇,比如熔斷時間超過負載的峰值電流時間,則可以選擇快熔保險絲,若不能滿足則需選擇慢熔保險絲。

      保險容量的確定

      公式1:I保險絲=I工作/(0.75*K)

      在常溫(25°C)下選擇保險絲額定電流的75%為工作單位,當環境溫度升高時,保險絲的載流能力會下降,溫度下降系數為0.15%/°C

      其中:K=1-(T-25°C)*0.15%/°C,即溫度系數;I保險絲為保險絲的額定電流,即保險絲的容量;I工作為負載工作的實際電流;T為負載工作的環境溫度。

      說明:公式中的溫度系數K可以根據不同類型的保險絲溫度性能曲線來確定。

      公式2:保險絲的額定容量=電路最大工作電流/80%

      公式3:保險絲容量(F)≥負載工作電流/(負載特性*峰值電流時間*負載裝配區域*保險絲匹配區域)

      負載特性包括連續負載和間斷負載,連續負載是指工作時間在10s以上的用電設備,系數取0.8,間隙負載是指工作時間在10s以下的用電設備,系數取1.1。

      峰值電流時間:如出現峰值電流的時間小于0.2s的為1.0,如果時間大于大于0.3s的為0.7.(說明,結合現在電器件的設計水平,暫定出現峰值電流時間大于0.3s)

      負載裝配區域,如布置在室內則系數為1.0,如布置在發動機艙則系數為0.9

      保險絲的安裝區域,如保險絲單獨連接則系數為1.0,如安裝在保險絲盒內則系數為0.9

      例如:喇叭保險絲,工作電流是8A,則保險絲的容量≥8A/(1.1*0.7*0.9*0.9)=13A,故保險絲取15A保險。

      在電路設計過程中有關保險絲的選擇可以結合上面的經驗公式來選定。

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