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電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 I 系統(tǒng)設(shè)計篇 第一章 電路系統(tǒng)設(shè)計綜述 65 1 1 整車電路設(shè)計的開發(fā)流程 65 1 2 各開發(fā)階段簡介 70 1 2 1 整車電路的概念設(shè)計 70 1 2 2 產(chǎn)品工程設(shè)計階段 70 1 2 3 設(shè)計驗證 71 1 2 4 產(chǎn)品認可 72 第二章 電路系統(tǒng)概念設(shè)計 73 2 1 設(shè)計輸入 73 2 1 1 產(chǎn)品的開發(fā)類型 73 2 1 2 產(chǎn)品的基本信息 73 2 1 3 配置表 73 2 2 數(shù)據(jù)分析 73 2 2 1 整車配置分析 74 2 2 2 電器功能分析 74 2 2 3 知識產(chǎn)權(quán)分析 74 2 2 4 重大 典型歷史質(zhì)量風(fēng)險排除 74 2 3 BENCH MARK 測試 75 2 3 1 整車電器功能測量 75 2 3 2 拆車過程電器性能測試 75 2 33 拆車后零部件測試分析 75 2 4 概念設(shè)計 76 2 4 1 單元電路圖初步設(shè)計 76 2 4 2 設(shè)計構(gòu)想書的編制 76 2 4 3 整車控制策略的編制 76 2 4 4 FMEA 編制 77 第三章 電路系統(tǒng)工程設(shè)計 78 3 1 整車電路設(shè)計 78 3 1 1 單元電路圖設(shè)計 78 3 1 2 電路保護設(shè)計 78 3 1 3 電路負載的分配 84 3 1 4 電路集成 86 3 1 5 導(dǎo)線選擇 87 3 2 電源系統(tǒng)設(shè)計 91 3 2 1 蓄電池 91 3 2 2 電源管理系統(tǒng) 92 3 3 電器盒 94 3 3 1 系統(tǒng)簡要說明 94 3 3 2 設(shè)計構(gòu)想 94 3 4 3 設(shè)計參數(shù) 99 3 4 4 環(huán)境條件 100 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 II 3 4 5 注意事項 100 3 4 原理圖制圖要求 102 3 4 1 術(shù)語和定義 102 3 4 2 圖形要求 102 3 4 3 圖紙要求 119 第四章 電路系統(tǒng)試驗驗證 122 4 1 整車功能檢測 122 4 1 1 整車動靜態(tài)功能分析 122 4 1 2 起動性能檢測 130 4 1 3 電平衡檢測 132 4 2 設(shè)計驗證試驗 136 4 2 1 單元電路控制邏輯驗證 136 4 2 2 線路設(shè)計驗證 136 4 3 電源系統(tǒng)匹配性驗證 140 4 4 各電氣件功能檢測 140 4 4 1 樣件尺寸檢測 140 4 4 2 樣件功能測試 140 附一 蓄電池基礎(chǔ)知識 143 附二 導(dǎo)線基礎(chǔ)知識 145 附三 發(fā)電機基礎(chǔ)知識 145 附四 保險絲基礎(chǔ)知識 147 附五 蓄電池支架設(shè)計 148 后記 152 序言 本文以汽車的開發(fā)流程為主線 說明整車電路系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程 主要 包括五個部分 電路系統(tǒng)設(shè)計概述 電路系統(tǒng)概念設(shè)計 電路系統(tǒng)工程設(shè)計 電路系統(tǒng)設(shè)計驗證 總結(jié) 本手冊較詳細地敘述了整車電路系統(tǒng)的開發(fā)流程及設(shè)計思想 凝聚了全科 工程師的辛勞和汗水 匯聚大家的思想與智慧 期望能對各位電路工程師有所 幫助 同時 由于編者水平有限 時間倉促 存在很多不足與錯誤 需要各 位工程師的不斷完善和豐富 也請讀者給予斧正 力求使本手冊能夠更好的為 整車電路系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計服務(wù) 提供一個系統(tǒng)的 完整的設(shè)計思路與方法 進 而提高公司電路系統(tǒng)設(shè)計的開發(fā)水平 本手冊可以作為新員工培訓(xùn)和學(xué)習(xí)的資料 也可以作為其他相關(guān)工程技術(shù) 人員的學(xué)習(xí)和參考 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 65 第一章 電路系統(tǒng)設(shè)計綜述 整車電路設(shè)計主要任務(wù)是實現(xiàn)整車電器系統(tǒng)的集成匹配 通過線束將蓄電池 發(fā)電 機 電器盒 各種控制器和車用電器等 按照一定的控制關(guān)系連接起來 實現(xiàn)整車電器 的正常工作 按開發(fā)的階段來分 它主要分為概念設(shè)計階段 工程設(shè)計階段 設(shè)計驗證 階段和設(shè)計完成階段 1 1 整車電路設(shè)計的開發(fā)流程 按照公司的開發(fā)手冊規(guī)定 新產(chǎn)品開發(fā)基本程序按產(chǎn)品開發(fā)項目節(jié)點控制可分為 P0 階段 P1 階段 P9 階段 各階段定義如下 節(jié)點編號 P0 節(jié)點名稱 新項目研究啟動 節(jié)點定義 根據(jù)公司戰(zhàn)略規(guī)劃的輸出 評審公司產(chǎn)品發(fā)展戰(zhàn)略 主要評審公司的 產(chǎn)品 型譜 及支持 產(chǎn)品型譜 的相關(guān)資源來確保產(chǎn)品發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的可行性 同時 根據(jù)評審的結(jié)果在 產(chǎn)品型譜 中確定具體某一產(chǎn)品的 新項目研究 指令 開始啟動新項目的研究 標志物 新項目研究指令 節(jié)點編號 P1 節(jié)點名稱 項目立項 節(jié)點定義 由公司經(jīng)管會批準的項目立項文件 完成項目立項 啟動項目開發(fā) 標志物 產(chǎn)品開發(fā)指令或項目啟動指令 節(jié)點編號 P2 節(jié)點名稱 項目工程啟動 節(jié)點定義 項目組織機構(gòu)成立 項目網(wǎng)計劃制定 項目目標框架建立 項目策劃完成 內(nèi)外油泥模型已經(jīng)凍結(jié) 標志前期整車開發(fā)結(jié)束和項目工程開始正式啟動 產(chǎn)品技術(shù)方案的可行性分析結(jié)束 結(jié)構(gòu)定義明確且經(jīng)過總體工藝可行性分析 總體工藝路線策劃完成 產(chǎn)品概念市場驗證完成 標志物 項目工程啟動指令 核查評審報告 節(jié)點編號 P3 節(jié)點名稱 規(guī)劃認可 P 認可 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 66 節(jié)點定義 P 階段設(shè)計完成的節(jié)點 詳細產(chǎn)品設(shè)計完成 DFMEA 完成 并已經(jīng)提供了 對產(chǎn)品和零部件的所有要求和細節(jié) 不會發(fā)生重大的設(shè)計更改 用虛擬手段 計算機模擬 將零部件組成整車 以驗證產(chǎn)品設(shè)計的設(shè)計可行性 工藝部 門進行產(chǎn)品設(shè)計的可制造和可裝配性分析 并與設(shè)計部門達成一致意見 備 件可維修性分析完成 驗證樣件制造圖紙 規(guī)范 工程文件已經(jīng)下發(fā)完成 標志物 數(shù)字樣車 核查評審報告 節(jié)點編號 P4 節(jié)點名稱 產(chǎn)品設(shè)計驗證完成 節(jié)點定義 按 DVP R 設(shè)計驗證樣車已完成規(guī)定的試驗項目 發(fā)現(xiàn)的問題已查明原因 產(chǎn)品更改方案獲得批準 標志物 設(shè)計驗證樣車 核查評審報告 節(jié)點編號 P5 節(jié)點名稱 采購認可 B 認可 節(jié)點定義 設(shè)計確認車完成規(guī)定的試驗項目 發(fā)現(xiàn)的問題已查明原因 且產(chǎn)品設(shè)計更改 已經(jīng)完成 產(chǎn)品設(shè)計凍結(jié) 工藝設(shè)計完成 作業(yè)人員到位 備件的 BOM 編 制完成 標志物 設(shè)計確認樣車 核查評審報告 節(jié)點編號 P6 節(jié)點名稱 生產(chǎn)試制批量完成 節(jié)點定義 單機 單序生產(chǎn)能力和過程能力符合設(shè)計要求 所有的單件和總成件都到位 并都是用批量生產(chǎn)的設(shè)備及工裝模具 試生產(chǎn)控制計劃制造出來件 整個生 產(chǎn)過程可在不連續(xù)的條件下按 B 階段的圖紙進行生產(chǎn) 從而對各工序加工能 力 生產(chǎn)設(shè)備 試生產(chǎn)控制計劃是否適當(dāng)以及生產(chǎn)線的制造可行性 裝配可 行性 通過性 批量生產(chǎn)的適宜性進行實際驗證 一般作業(yè)人員經(jīng)過理論 線下和線上培訓(xùn) 上市流程已啟動 標志物 PVS 車 核查評審報告 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 67 節(jié)點編號 P7 節(jié)點名稱 零件和材料訂貨認可 D 認可 節(jié)點定義 在生產(chǎn)線上按工藝設(shè)計的節(jié)拍進行生產(chǎn) 制造出符合 B 設(shè)計要求的整車 且 過程能力達到設(shè)計要求 制造過程確認完成 人員資質(zhì)認定完成 標志物 0S 車 核查評審報告 節(jié)點編號 P8 節(jié)點名稱 批量生產(chǎn)啟動 SOP 節(jié)點定義 按設(shè)計節(jié)拍 正式控制計劃等正常生產(chǎn)條件下連續(xù)生產(chǎn) 10 臺 過程能力和 產(chǎn)品質(zhì)量達到設(shè)計要求 經(jīng)過批量生產(chǎn)總簽發(fā)的各種評審 批量生產(chǎn)計劃下 發(fā)完畢 批量生產(chǎn)正式啟動 生產(chǎn)線爬產(chǎn)開始 銷售服務(wù)技術(shù)資料準備結(jié)束 定點投放地區(qū)的服務(wù)站已具備服務(wù)保障能力 標志物 SOP 車 核查評審報告 節(jié)點編號 P9 節(jié)點名稱 市場導(dǎo)入 ME 節(jié)點定義 經(jīng)過爬坡生產(chǎn)已穩(wěn)定達到規(guī)定的生產(chǎn)能力 銷售 廣告宣傳 售后服務(wù) 備 件資料已經(jīng)準備完成 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已制定計劃并完成 上市文件第一 二 三 層次文件簽發(fā)并執(zhí)行完畢 整車試銷售問題已查明原因并落實改進方案 上 市批準已完成 可批量投放 對整個項目過程進行總結(jié)和評價 分享經(jīng)驗和 教訓(xùn) 所有工作和文件移交到各職能部門 標志物 項目總結(jié)報告 核查評審報告 從 P0 P9 階段共設(shè)有 10 個項目節(jié)點 用來確保產(chǎn)品和過程已達到適宜的成熟 穩(wěn)定 以 P2 點作為起點 整個開發(fā)周期為 35 個月 參照公司開發(fā)流程的規(guī)定和整車電路設(shè)計的特 點 把整車電路開發(fā)分成四個設(shè)計階段 概念設(shè)計階段 工程設(shè)計階段 設(shè)計驗證階段 設(shè) 計完成總結(jié) 并制定了整車電路的開發(fā)流程圖 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 68 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 69 接上圖 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 70 1 2 各開發(fā)階段簡介 1 2 1 整車電路的概念設(shè)計 整車電路的概念設(shè)計從公司下發(fā)的項目開發(fā)指令開始 對應(yīng)于公司新車型開發(fā)節(jié)點 的 P2 是整個項目工程正式啟動的開始 也是整個新項目計時和考核的起點 其主要任 務(wù)是完成產(chǎn)品技術(shù)方案的可行性分析 此階段的主要工作內(nèi)容是 根據(jù)項目的輸入 如配置表 開發(fā)類型 項目開發(fā)計劃 生產(chǎn)綱領(lǐng) SOP 時間等 確定整車電路的項目組成員 制定產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)計劃 進行產(chǎn) 品的 Bench Mark 分析 可行性分析 專利查詢 完成重大 典型歷史質(zhì)量問題 單元電 路圖收集 完成整車電器二維布置圖 整車線束布置方案 產(chǎn)品技術(shù)描述 PART LIST 沿用件 標準件 通用件清單的編制 整車電器原理圖 構(gòu)想 等工作 此階段的主要交付物如下 序號 交付物名稱 交付物標準 備注 1 產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)計劃 制訂了項目設(shè)計開發(fā)計劃 2 Bench Mark 分析報告 產(chǎn)品可行性分析通過 3 產(chǎn)品可行性分析報告 產(chǎn)品可行性分析通過 4 產(chǎn)品技術(shù)描述 第一版產(chǎn)品技術(shù)描述 5 PART LIST 第一輪總布置設(shè)計及分析完成 6 沿用件 標準件 通用件清單 第一輪總布置設(shè)計及分析完成 7 專利查詢報告 專利風(fēng)險排查完成 8 整車電器原理圖 構(gòu)想 產(chǎn)品可行性分析通過 9 重大 典型歷史質(zhì)量問題排除 重大 典型歷史質(zhì)量問題清單 10 整車電器二維布置圖 第一輪總布置設(shè)計及分析完成 1 2 2 產(chǎn)品工程設(shè)計階段 此階段的主要工作任務(wù)是完成供應(yīng)商的選擇及技術(shù)協(xié)議的簽定 完成整車電路系統(tǒng) 的詳細設(shè)計工作 最終形成產(chǎn)品的 P 階段 2D 圖紙 并下發(fā)供應(yīng)商 其主要工作內(nèi)容有 完成整車電路原理設(shè)計 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 71 完成 EBOM 編制 本階段的主要交付物為 序號 交付物名稱 交付物標準 備注 1 整車插接器清單 完成整車插接器物料分析 2 整車電器件清單 整車電器配置已明確 3 整車電器功率表 整車電器參數(shù)收集確認完畢 4 單元電路圖 系統(tǒng)單元電路圖已完成 5 整車電路原理圖 完成整車電路原理設(shè)計 6 DFMEA DFMEA 已完成 7 工程技術(shù)定義 工程技術(shù)定義已完成 8 EBOM 第二版 EBOM 發(fā)放完成 9 產(chǎn)品描述 VTS 第二版產(chǎn)品描述完成 10 電源系統(tǒng)設(shè)計計算書 設(shè)計計算已完成 11 整車搭鐵點保護圖 整車搭鐵點定義文件已提交生效 12 圖紙清單 圖紙清單已完成生效 13 2D 圖紙 數(shù)字樣車凍結(jié) P 數(shù)據(jù)發(fā)放完成 1 2 3 設(shè)計驗證 此階段主要工作任務(wù)是產(chǎn)品的試制試驗 完成產(chǎn)品設(shè)計的 B 認可工作 主要工作內(nèi)容 如下 1 制定 DVP 計劃并實施 2 編制整車電器系統(tǒng)檢測規(guī)范并實施 3 完成產(chǎn)品 B 階段設(shè)計 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 72 本階段的主要交付物為 序號 交付物名稱 交付物標準 備注 1 P B 圖紙 P B 定義 圖紙 標準 錄入系統(tǒng) 2 裝配技術(shù)說明書 裝配技術(shù)書已發(fā)放 生產(chǎn)用 3 DVP 試驗計劃 DVP 會簽完成 并發(fā)到采購公司及供應(yīng)商 4 EBOM 驗證 EBOM 保持有效 5 試驗報告 各種設(shè)計驗證已完成 6 整車電器系統(tǒng)檢測規(guī)范 整車電器系統(tǒng)檢測報告 1 2 4 產(chǎn)品認可 此階段主要工作任務(wù)是完成產(chǎn)品設(shè)計的 D 認可和工裝樣件認可工作 主要工作內(nèi)容如下 1 繼續(xù)完成產(chǎn)品的 OTS 認可工作 2 驗證 EBOM 3 進行設(shè)計變更 對部分零部件做產(chǎn)品優(yōu)化 4 完成 D 圖發(fā)放 本階段的主要交付物為 序號 交付物名稱 交付物標準 備注 1 設(shè)計變更 2 D 圖 D 圖發(fā)放完成 3 EBOM EBOM 保持有效 4 DFMEA DFMEA 保持有效 5 OTS 認可 零部件 100 完成 OTS 認可 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 73 第二章 電路系統(tǒng)概念設(shè)計 整車電路的概念設(shè)計從公司下發(fā)的項目開發(fā)指令開始 也是我們正式介入新項目開 發(fā)的起點 在這個階段里 我們要完成產(chǎn)品技術(shù)方案的可行性分析 主要工作內(nèi)容如下 2 1 設(shè)計輸入 2 1 1 產(chǎn)品的開發(fā)類型 根據(jù)我公司新產(chǎn)品開發(fā)手冊的規(guī)定 整車項目的新產(chǎn)品開發(fā)可分為 平臺開發(fā) 車 型開發(fā) 變型開發(fā) 新產(chǎn)品開發(fā)屬于何種類型 由項目管理委員會在產(chǎn)品型譜規(guī)劃階段 和新產(chǎn)品建議階段根據(jù)新產(chǎn)品前期研究成果和項目的戰(zhàn)略內(nèi)容來確定 幾種開發(fā)模式分 別定義如下 平臺開發(fā) 開發(fā)全新的平臺 全新整車造型 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 配置 布置的整車項目 車型開發(fā) 在已有平臺的基礎(chǔ)上 全新整車造型和布置 通常選用已開發(fā)成熟的零部 件 對整車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行改動的整車項目 變型開發(fā) 保留平臺 通過局部改變造型和布置 選用已開發(fā)成熟的零部件對車型進 行小范圍改動的整車項目 不同的開發(fā)類型決定了我們在項目上的人力資源分配和工作范圍 而新車型開發(fā)類型及 平臺類型的確定 對項目小組成員的確定 整車電器目標的設(shè)定等起著重要作用 2 1 2 產(chǎn)品的基本信息 在概念設(shè)計階段 我們通過對油泥模型的評審 以及新車型用途 用戶群 銷售區(qū)域 整車價位 整車風(fēng)格特點 競爭車型等相關(guān)信息的定位 初步確定新車型開發(fā)涉及的法 律法規(guī) 新技術(shù)的采用 產(chǎn)品設(shè)計目標 2 1 3 配置表 整車配置表詳細的反映了整車電器零部件采用情況 幫助我們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 電器盒的選型提供依據(jù) 2 2 數(shù)據(jù)分析 新的車型設(shè)計開始之前 對車型的分析研究是非常重要的 整車電路的主要分析內(nèi) 容應(yīng)包括 整車配置分析 整車電路系統(tǒng)的功能和控制策略 主要電器參數(shù) 整車電路 系統(tǒng)的可維修性 特殊電器系統(tǒng)的分析 各種細節(jié)分析等等幾個方面 2 2 1 整車配置分析 通過對車型的配置分析 我們可以從宏觀的層面上對整車電路系統(tǒng)獲得一個認識 初步確定該車電器方面的配置要求 為新車型的電源系統(tǒng)設(shè)計 電器盒選型 控制策略 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 74 確定 電器系統(tǒng)布置提供前期分析的依據(jù) 電器配置表的格式如下 電 器 配 置 表 KFWJ 編號 AD KFWJ 序號 產(chǎn)品名稱 配置屬性 基本型 豪華型 備注 電 調(diào) 除 霜 1 后視鏡 電動折疊 2 2 2 電器功能分析 通過對車型的電器配置及其電器功能等參數(shù)資料收集及分析 編制競電器配置和各 電器系統(tǒng)的控制邏輯及電器參數(shù)列表 該列表的格式如下 車的電器功能分析 序號 電器系統(tǒng)名稱 功能及控制邏輯 電器參數(shù) 備注 2 2 3 知識產(chǎn)權(quán)分析 在整車電路設(shè)計過程中 選用的新物料 如插接器 電器盒 蓄電池電線接頭 滑 門線束 都應(yīng)進行專利審查 避免由于專利問題引起設(shè)計糾紛 2 2 4 重大 典型歷史質(zhì)量風(fēng)險排除 為避免重大 典型歷史質(zhì)量問題的生現(xiàn) 在設(shè)計開始之前 我們應(yīng)該對重大 典型 歷史質(zhì)量問題進行回顧 吸取經(jīng)驗教訓(xùn) 繼承成熟穩(wěn)定的技術(shù)方案 或根據(jù)新車型的特 點 制定相應(yīng)的解決方案 避免重大 典型歷史質(zhì)量問題在新車型上重現(xiàn) 2 3 bench mark 測試 新的車型設(shè)計開始之前 對競爭車型的分析研究是非常重要的 整車電路分析內(nèi)容 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 75 至少應(yīng)包括 整車電路系統(tǒng)的功能和控制策略 主要電器參數(shù) 整車電路系統(tǒng)的可維修 性 特殊電器系統(tǒng)的分析 各種細節(jié)分析幾個方面 根據(jù)競爭車型的具體情況 我們可 以把整個分析過程分為 整車功能檢測 拆車過程電器性能測試 拆車后零部件測試分 析 2 3 1 整車電器功能測量 整車電器功能的測量 按照 4 1 的方法進行測量 2 3 2 拆車過程電器性能測試 對于部分 BENCHMARK 車型我們將進行拆解分析 在整個拆解過程中 對于電器部分 我們需要作以下分析 1 整車電器件 線束 緊固件 橡膠件 搭鐵點等的布置位置 2 電器件的結(jié)構(gòu) 固定方式以及外形尺寸 3 分析 收集各電器元件的技術(shù)參數(shù) 4 電器零部件拆卸力矩 搭鐵點的電壓降 5 電器零部件的安裝方式 最終以 Benchmark 車型 整車電器系統(tǒng)綜合分析 出具分析報告 2 33 拆車后零部件測試分析 拆車后 需要對一些關(guān)鍵件進行試驗分析 例如蓄電池 電器盒 橡膠件 線束 緊固件等零部件 蓄電池的測試分析參照我公司蓄電池標準 Q SQR 04 075 電器盒的測試分析參見我 公司標準 Q SQR 04 029 對于線束 緊固件 橡膠件需要分析結(jié)構(gòu) 材料 安裝方式等方面的分析 可以按 照 Benchmark 車型 整車電器系統(tǒng)綜合分析 格式出具分析報告 2 4 概念設(shè)計 2 4 1 單元電路圖初步設(shè)計 在整車配置表確認后 需要單獨對電器部分的配置進行分析 并列出所需設(shè)計的單 元電路圖的跟蹤清單 跟蹤項目組相關(guān)成員進行收集提交 單元電路圖設(shè)計確認過程中 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 76 插接器及引腳定義應(yīng)該嚴格按照電子電器部 線對板插接器標準化 的要求進行 如有 改變 必須經(jīng)過部門評審簽字后生效 整車電路設(shè)計工程師 根據(jù)項目下發(fā)的配置表等相關(guān)信息 初版單元電路圖 組織 各電器系統(tǒng)的工程師進行整車電器的討論 匹配 集成 如開關(guān)與用電器間的控制關(guān)系 觸點容量的確定 控制邏輯的初步確認 收集電噴 ABS 安全氣囊等系統(tǒng)的系統(tǒng)需求 并將這些系統(tǒng)與整車系統(tǒng)的集成進行規(guī)劃構(gòu)想 初步完成各電器系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)想確認和 各電器系統(tǒng)間的集成 并以此為依據(jù) 完成電器盒 控制器 電源系統(tǒng)等選型 規(guī)劃整 車控制策略 2 4 2 設(shè)計構(gòu)想書的編制 設(shè)計構(gòu)想書的內(nèi)容應(yīng)該包括 整車電路平臺定義 影響整車電路開發(fā)的關(guān)鍵零部件 定義 延用件開發(fā)件情況 重點變更電路或新技術(shù)運用方面的分析構(gòu)想 整車電路設(shè)計 目標設(shè)定等 此文件需交由部門相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)審核后歸檔 2 4 3 整車控制策略的編制 在概念設(shè)計期間 需要勾畫出整車的控制策略框架 計算車整車電路系統(tǒng)大概包括 那些用電單元 其負載大致多大 每個用電單元采取何種控制方式 如何控制 同時需 要對整車的用電器進行初步確定 并設(shè)計整車電器控制圖 同時 計算出需要何種電源 分配中心 電源系統(tǒng)來滿足整車電器的需求 2 4 4 FMEA 編制 FMEA 旨在及早識別出潛在的失效 因此愈早開始愈好 一般來說 在一個設(shè)計概 念形成 設(shè)計方案初步確定時應(yīng)該開始 FMEA 初稿的編制 隨著設(shè)計活動的展開 在設(shè) 計的各個重要階段 對 FMEA 的初稿進行評審 不斷進行修改 FMEA 作為設(shè)計活動的 一部分 應(yīng)該在設(shè)計任務(wù)完成 如設(shè)計圖樣完成 過程設(shè)計文件完成 之時完成 FMEA 工作 FMEA 是一個動態(tài)文件 在整個產(chǎn)品壽命周期內(nèi) 根據(jù)反饋信息 在進行設(shè)計修改時對 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 77 FMEA 進行重新評審和修改 要 注意 任何為改進系統(tǒng)某一問題而進行的設(shè)計修改活動 都要謹慎地評審它對系統(tǒng) 對相關(guān)的部分的影響 因此要對 DFMEA 進行重新評審 并 做必要的修改 第三章 電路系統(tǒng)工程設(shè)計 3 1 整車電路設(shè)計 3 1 1 單元電路圖設(shè)計 在整車電路系統(tǒng)的工程設(shè)計中 首先需要完成各個單元及電器元件的單元電路設(shè)計 各電器件負責(zé)人需根據(jù)如下要求制定出簽字版的資料提交給整車電器系統(tǒng)科相應(yīng)的負責(zé) 人 并對相關(guān)的信息和參數(shù)逐步進行分析 確認 計算 根據(jù) VTS 的要求討論并制定主要單元電路 電器件零部件組成 比如空調(diào)需要確定蒸 發(fā)器結(jié)構(gòu)類型 風(fēng)門控制機構(gòu)數(shù)量 傳感器數(shù)量 電子調(diào)速器 壓縮機類型 冷凝器類 型等 并應(yīng)開始編制初級 BOM 表 電器件的額定電壓 工作電壓范圍 額定功率的確定 額定工作電流 最大工作電流 電機阻轉(zhuǎn)狀態(tài) 靜態(tài)耗電電流的的大小也應(yīng)列入首 要考慮范圍 診斷接口定義 通訊協(xié)議按照我公司 OBD 標準執(zhí)行 收集完各系統(tǒng)圖紙后需從蓄電池容量的確定 發(fā)電機功率的選用 導(dǎo)線的設(shè)計 線 色的選擇 保險的設(shè)計計算 繼電器的選擇 搭鐵點的選擇等方面進行單元電路圖的設(shè) 計計算 注 單元電路收集應(yīng)給各部門下發(fā)單元電路調(diào)查表 3 1 2 電路保護設(shè)計 在電路的設(shè)計中 電路的安全是需要重點考慮的一個問題 也就是說必須考慮到電 路的保護 和電路的控制 及整個電路中各個遠見的匹配 以下重點討論保險絲和繼電 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 78 器的設(shè)計選用 一 保險絲的設(shè)計 在整車電路設(shè)計的過程有關(guān)保險絲容量的確定需要根據(jù)整車各電器系統(tǒng)負荷大小及 電氣性能特點 保險絲種類的確定需要根據(jù)各電器系統(tǒng)的電氣特性及中央電器盒的設(shè)計 等綜合考慮 一 保險絲容量的確定 確定電路電流后 選用規(guī)格合適的保險絲 在常溫 25 下選擇保險絲容量的 75 為電器負載的工作電流 當(dāng)環(huán)境溫度生高時 保險絲的載流能力會下降 可參考下列 2 種經(jīng)驗公式 分述如下 A 公式一 If 保險絲的額定電流理想值 RR 溫度折減率 I n 正常工作電流值 其中 In P Un 可根據(jù)負載的功率和額定工作電壓求出 再通過保險絲的溫度折減率曲 線得到該保險絲工作環(huán)境溫度下的溫度折減率值 將 In RR 代入公式即可得出的 If值 選擇現(xiàn)有規(guī)格里與 If最相同或稍大的即為保險絲額定電流值 例如 一個 Ato Fuse 保險絲在 90 條件下工作 并在 1 5A 時工作 從下面的溫度折減 率曲線圖中查得 RR 是 95 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 79 那么保險絲的理想值則是 在這種情況下 推薦使用 2A 的保險絲 B 公式二 tkI0 保t 1額額額 UPI 其中 保I 通過計算得出的保險絲的電流0 是指用電器在常溫情況下 25 工作電流 一般情況下 75 0額 I額I 用電器的額定電流額P 用電器的額定功率額U 用電器的額定電壓tk 保險絲最大工作溫度時的修正系數(shù) 溫度系數(shù) k 0 0015 t 保險絲所在位置最大工作溫度 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 80 t0 常溫時的溫度 t 0 25 一般情況 保險絲規(guī)格最終選用大于計算值的最近規(guī)格 對于工作時間較短 不常 用的電器件可以選擇相對較小規(guī)格的保險絲 設(shè)計輸入 室內(nèi)最高工作溫度選 85 前艙最高工作溫度選 120 以上二個保險絲的計算公式 優(yōu)先選擇公式一 對于共用保險的情況要根據(jù)所掛負載的總功率計算保險大小 但一定要根據(jù)上表保 險與導(dǎo)線的對應(yīng)關(guān)系選好相應(yīng)的導(dǎo)線 但針對 ECU 及其上傳感器 安全氣囊 ABS 等影響 整車安全的電器件上所帶的負載 不允許共用保險 每個大電流負載必須有自己單獨的 保險絲 二 保險絲類型的選定 根據(jù)電路中電器負載特性選擇保險絲的類型 慢熔式的還是快熔式的保險絲 保 險絲按熔斷特性不同 可以把分成慢熔保險絲和快熔保險絲 快熔保險絲常用在阻性電 路中 保護一些對電流變動特別敏感的元器件 慢熔保險絲常用在電路狀態(tài)變化時有較 大的浪涌電流的故障時仍能較快地斷開電路 最后根據(jù)保感 容性電路中 如因風(fēng)扇電機電路 它能承受開關(guān)機時浪涌脈沖的沖 擊 而真正出現(xiàn)險絲的裝配位置選用結(jié)構(gòu)合適的保險絲類型 優(yōu)先選用安裝后占用空間 不大的保險絲 三 保險絲位置的設(shè)定 要想使保險絲在電路中充分發(fā)揮其電路的保護作用 設(shè)計電路時應(yīng)該考慮保險絲在 電路中的位置 如下圖所示 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 81 如電路圖 所示 A 處或 B 處發(fā)生短路時 保險絲能及時熔斷 起到保護電路和開關(guān) 的作用 如電路圖 所示在 A 處發(fā)生短路時開關(guān)會燒壞 而保險絲不能及時熔斷 無法保護 前端的線路和開關(guān) 如在 B 處發(fā)生短路保險絲才能及時熔斷 能起到保護電路的作用 如電路圖 所示在 A 處發(fā)生短路時開關(guān)仍會燒壞 而保險絲不會熔斷 即 此路的 保險絲起不到電路及電器元件的保護作用 所以保險絲在電路中的位置設(shè)計比較合理的 是電路圖 備注 對與繼電器和保險絲集成在一個電器盒的情況 保險絲接法如圖 或圖 的 關(guān)系不大 因在同一電器盒內(nèi)發(fā)生短路的可能性不大 反之最合理的接法參考圖 四 其他注意事項 確定保險絲的規(guī)格型號后 優(yōu)先選擇已用的保險絲 減少開發(fā)周期 減少了產(chǎn)品性 能試驗驗證 二 繼電器的設(shè)計 汽車繼電器是具有隔離功能的自動控制元件 當(dāng)輸入量 如電壓 電流 達到一定 值時 輸出量將發(fā)生跳躍式變化 實現(xiàn)對被控電路實現(xiàn) 通 斷 控制 主要用于 電路的控制和轉(zhuǎn)換 汽車繼電器在汽車電器控制中也就是起小電流控制大電流的放大作 用 即 用一個很微小的控制量去控制很大功率的汽車電器 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 82 一 繼電器的選型 一般轎車上常用的繼電器額定電壓為 12V 以下參數(shù)均針對此類型繼電器而言 工 作電壓范圍的選擇 工作電壓范圍 9 15V 動作電壓 吸合電壓 7 0V 釋放電壓 斷 開電壓 2 5V 4 8V 電壽命的選擇 根據(jù)功能的差異電壽命的要求也不同 常動作的 繼電器 如閃光繼電器 其壽命 5 10 5次 一般的繼電器壽命 1 10 5次即可 線 圈額定電流的選擇 一般優(yōu)先選用帶并聯(lián)電阻型繼電器 額定電流 170mA 電流負 載的選擇 根據(jù)用電設(shè)備的額定電流 選用相應(yīng)額定電流的繼電器 繼電器的額定電流 取決于觸點的負載性能 觸點的材質(zhì)鍍層相當(dāng)重要 觸點壓降 對于常開繼電器觸點 壓降應(yīng)不大于 10mV A 對于常閉繼電器觸點壓降應(yīng)不大于 15 mV A 最大電壓降不應(yīng)大 于 100 mV 二 汽車繼電器的選用 根據(jù)電路系統(tǒng)控制邏輯確定繼電器的結(jié)構(gòu) 根據(jù)電路負載的電氣特性和工作環(huán)境選 擇繼電器規(guī)格 防塵罩繼電器和塑封繼電器 1 繼電器結(jié)構(gòu)的選用 根據(jù)電路控制系統(tǒng)邏輯 選擇繼電器觸點的組數(shù)和形式 繼電器觸點形式有一組常 開觸點 1H 一組常閉觸點 1D 一組轉(zhuǎn)換觸點 1Z 兩組常開觸點 2H 兩 組常閉觸點 2D 兩組轉(zhuǎn)換觸點 2Z 根據(jù)電路具體邏輯從上述結(jié)構(gòu)中選擇繼電器 觸點組數(shù)和形式 常見的大燈負載 電機負載 感性負載電路中的浪涌電流很大 電路中的繼電器觸 點容易產(chǎn)生燒蝕 一般采用 RC 網(wǎng)絡(luò) 二極管 壓敏電阻等觸點保護裝置減少觸點的燒蝕 同時觸點材料根據(jù)負載的不同 可從 Ag Pd AgNio 15 AgSnO 特殊 AgSnO 幾種材料中 選用 各種材料的優(yōu)缺點和應(yīng)用如下表 觸點材料 優(yōu)點 缺點 應(yīng)用場合 Ag Pd 抗硫化性好 價格昂貴 車載通訊繼電器 AgNio 15 電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率高 機械強 度和耐腐蝕較強 接觸電阻比 Ag 大 阻性負載和低沖擊 電流的感性負載或 電機負載 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 83 AgSnO 抗燒蝕性能良好 抗熔焊性 優(yōu)于 AgCdO 抗材料轉(zhuǎn)移性能 好 接觸電阻大 價格 高 大電流阻性負載 有較高沖擊電流的 電機負載 燈負載 特殊 AgSnO 抗熔焊性好 抗燈負載材料 轉(zhuǎn)移性能好 接觸電阻大 價格 非常高 閃光燈負載 以及 燈絲常處于冷態(tài)的 汽車燈負載 注意 當(dāng)繼電器觸點切換低電平信號時 低電平一般指開路電壓為 10mV 100 mV 觸 點轉(zhuǎn)換電流為微安級到 10mA 由于觸點表面的有機物 化合物難以在轉(zhuǎn)換負載時消除 導(dǎo)致觸點電阻大而不穩(wěn)定 觸點壓降遞增 最終導(dǎo)致失效 因此 對汽車上需切換低電 平信號的車載通訊 音響和 GPS 信號時 應(yīng)選用通訊繼電器 2 環(huán)境因素對繼電器選用的影響 繼電器的工作溫度應(yīng)滿足工作環(huán)境溫度的要求 對繼電器的耐溫要求應(yīng)根據(jù)繼電器 所裝配位置的環(huán)境溫度進行確定 裝配在乘客艙內(nèi)的繼電器的工作溫度應(yīng)保證 40 85 裝配在前艙的繼電器的工作溫度應(yīng)保證 40 125 在發(fā)動機艙熱場 改良后 個別位置的溫度不會高于 125 如需降低發(fā)動機艙的繼電器工作溫度應(yīng)進行溫 度場確認 在潮濕 濕度超過 RH85 有腐蝕性氣體的環(huán)境下 如發(fā)動機艙中 應(yīng)使用塑封繼電 器 其他區(qū)域 如乘客艙 可選用防塵罩繼電器 3 繼電器額定電流的選擇 繼電器額定電流的 70 不應(yīng)該小于負載的平時的正常工作電流 例如 工作電流為 10 5A 的負載應(yīng)選用額定容量不小于 15A 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(shù)參數(shù)應(yīng)滿足電路設(shè)計及相應(yīng)的實驗標準要求 4 繼電器線圈參數(shù)的確定 繼電器動作后 如果降低保持電壓會減弱產(chǎn)品的抗振性 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(yīng)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(dāng)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(shè)計功耗較高 長期施加在線圈上 的最大工作電壓一般應(yīng)小于 120 額定電壓 已防止高溫老化 線圈匝間短路而使繼電器 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 84 失效 5 法規(guī)對繼電器的要求 在目標市場禁止含鉛的法規(guī)要求時 選用的繼電器須保證不含鉛 6 其他考慮事項 選用的繼電器必須符合我公司繼電器標準 Q SQR 04 209 優(yōu)先選用已使用的繼電器 既可縮短開發(fā)周期 減少部件的性能試驗驗證 只針對部件的性能驗證 不包括在系統(tǒng) 的匹配 又可保證產(chǎn)品的可靠性 3 1 3 電路負載的分配 在整車的電路系統(tǒng)中 有各種不同的用電器以實現(xiàn)不同的電氣功能和控制功能 在 電路的設(shè)計中 如何對這些用電器進行電分配和地分配是需要考慮的一個重要問題 分 述如下 一 電源分配 各電器件具體采用何種工作電源模式需由該件工程師同供應(yīng)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(guān)的耐電流值是有限的 故在進行電源 分配時要對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(yīng)的開關(guān)檔位上 這樣既可以滿足該件對電源的要求 也不會導(dǎo)致點火開關(guān)的工作電流過大 從而導(dǎo)致開 關(guān)燒蝕的現(xiàn)象 待電源模式確定后即可進行保險絲及繼電器的選型設(shè)計 點火開關(guān)是大多數(shù)電器系統(tǒng)的電源分配點 大多數(shù)點火開關(guān)有 4 檔 位置 即 4 種 電源模式 OFF 關(guān)斷 所有受點火開關(guān)控制的電路都切斷且方向盤被鎖定 只有在該位置才能取 下鑰匙 ACCESSORY 附件 給汽車的電器附件電路供電 它不給發(fā)動機控制電路 起動機控制 電路或點火系統(tǒng)供電 此檔位設(shè)置一般考慮到駕駛員的方便性 ON 或 RUN 運行 正常的駕駛位置 給除起動機外的所有受點火開關(guān)控制的電路供電 START 起動 給起動機控制電路供電 釋放后鑰匙將回到 ON 檔 在此位置時 ACC 檔 的負載斷電 以便有更足的電量用以啟動 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 85 一般要求的電源分配如下 BAT OFF 室內(nèi)延時燈 防盜系統(tǒng) 行李箱燈 喇叭 小燈 位置燈 診斷系統(tǒng) 備 用電源 制動燈 各控制器的記憶電源 警報燈及各種電器系統(tǒng)的工作電源等 ACC 電調(diào)座椅 音響系統(tǒng) 雨刮噴水系統(tǒng) 點煙器 座椅加熱 電動天窗等 IG1 ON 后視鏡調(diào)節(jié) 組合儀表 安全氣囊 定速巡航系統(tǒng) 倒車成像 大燈及各控 制系統(tǒng) ECU ABS TCS BCM 輪胎壓力 電動轉(zhuǎn)向等 的控制電源 IG2 ON 電加熱除霜 空調(diào)鼓風(fēng)機 負載的分配情況 ACC IG1 IG2 ST BAT 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 ACC 收音機等附屬設(shè)備可以操作 但發(fā)動機啟動時切斷電源 ON 正常的駕駛位置 所有的附屬設(shè)備均能操作 ST 啟動馬達 釋放后鑰匙將回到 ON 檔 二 地分配 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的搭鐵 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(yīng)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(nèi)的用電器的地合 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 86 并在一起 3 對燈具 風(fēng)扇等電器電路中的搭鐵 可以在線束中設(shè)計一個打卡點 然后再連接到 車身上搭鐵點 就可以減少導(dǎo)線的使用 降低了線束的直徑與質(zhì)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(yīng)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 除非特殊的情況外 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 200mm 以內(nèi) 應(yīng)該優(yōu)先滿足 3 1 4 電路集成 完成單元電路 電源分配 地分配后 需要從整車的角度考慮如何對整車電路系統(tǒng)進 行集成 構(gòu)成整車電路系統(tǒng) 并實現(xiàn)整車電路的設(shè)計目標 因此 需對整車電路中控制 器和執(zhí)行器 控制器和控制器 控制器和傳感器及開關(guān)之間的輸入輸出信號的匹配性進 行確認 特別對于電器件為不同廠家設(shè)計時 一定要經(jīng)過設(shè)計人員和各廠家之間進行書 面確認 以確保信號的匹配性 達到期望的控制要求 如下例 例 整車空調(diào)系統(tǒng)與 EMS 系統(tǒng)的控制關(guān)系 圖 空調(diào)系統(tǒng)與 ECM 之間的邏輯關(guān)系原理圖 從此控制邏輯原理圖上可以了解到空調(diào)系統(tǒng)與電噴控制系統(tǒng)之間的控制邏輯關(guān)系 ECM 控制單元接收到空調(diào)系統(tǒng)的輸入信號后在 A2 及 C1 引腳輸出低電位信號來控制空調(diào) 壓縮機和冷卻風(fēng)扇的工作 在此系統(tǒng)中需要確認的參數(shù)是 空調(diào)控制器的 C6 引腳輸出的信號類型 模擬信號 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 87 數(shù)字信號 包括開關(guān)信號 脈沖信號 及信號的具體參數(shù) 如數(shù)字信號是 0V 5V 還是 12V 同時確認 EMS 的 C7 B2 引腳輸入信號的類型及具體的參數(shù) 若空調(diào)控制器中 C6 輸 出的信號與 ECM 控制器中 C7 期望接收的信號不一致 不匹配 則可能導(dǎo)致 A2 C1 輸出 的信號紊亂或無輸出 從而導(dǎo)致執(zhí)行器無法完成期望的動作 注 整車電路系統(tǒng)工程師應(yīng)對所有的電器系統(tǒng)原理負責(zé) 應(yīng)和其他部件工程師一起 確認各電器件的電氣原理 電氣參數(shù) 并從系統(tǒng)的角度對各個電氣部件提出要求 包括 各電器件間的輸入輸出參數(shù) 整車及各部件的靜態(tài)電流的目標確定等 3 1 5 導(dǎo)線選擇 在整車電路設(shè)計工程中 同步需要考慮導(dǎo)線的設(shè)計 以下分述之 包括以下幾個方面 一 導(dǎo)線類型的選用 根據(jù)電路中與線束相連的元件的需求 確定導(dǎo)線的類型 對于一般的電源信號或者 比較強的 不易受干擾的信號 可選用普通導(dǎo)線就能滿足信號質(zhì)量的要求 對某些弱信 號電路或易受干擾的信號電路應(yīng)選用雙絞線或屏蔽線 例如安全氣囊電路或 ABS 電路 雙絞線和屏蔽線的用途其本相同 一般車上的 CAN 線 弱信號的線都會用到雙絞線 而對于不同的信號我們對雙絞線的絞轉(zhuǎn)數(shù)量有著不同的要求 如曲軸位置信號和爆震信 號電路的雙絞線 一米之內(nèi)必須有三十三個以上的絞轉(zhuǎn) 如下圖所示 對于屏蔽線而言 一般要求屏蔽層一端接地 一端懸空 在使用時應(yīng)注意 車身地 本來就是不干凈的地 如果將屏蔽線的地接在車身 會降低甚至破環(huán)屏蔽的效果 應(yīng)將 地接在控制單元的參考地上 或者直接用雙絞線 對于某些對信號的質(zhì)量要求特別高的 應(yīng)使用屏蔽線 從成本上考慮 由于屏蔽線要比雙絞線貴得多 所以在同等的情況下 優(yōu)先選用雙絞線 再根據(jù)汽車產(chǎn)品應(yīng)滿足目標市場的標準選擇合適的導(dǎo)線 目前有德標 日標 美標 國 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 88 標等多種導(dǎo)線 可從上述導(dǎo)線中進行選用 注意 當(dāng)目標市場禁止使用 PVC 材料時 導(dǎo)線的絕緣層材料應(yīng)選用 XLPE 如沒有相 關(guān)要求 線束產(chǎn)品中仍可以使用絕緣層材料為 PVC 的導(dǎo)線 二 導(dǎo)線耐溫等級的選擇 根據(jù)線束導(dǎo)線的工作環(huán)境溫度 選用不同耐溫等級的線束 可參看附表一中各種導(dǎo) 線的耐溫等級進行選擇 如日本標準導(dǎo)線中的 AVSS 導(dǎo)線工作溫度 80 AEX 導(dǎo)線工作溫 度 120 乘客艙的導(dǎo)線選用耐溫等級為 80 的導(dǎo)線就能滿足要求 發(fā)動機艙線束的選 擇耐溫等級為 120 的導(dǎo)線就能滿足要求 橫穿上述兩個區(qū)域的導(dǎo)線應(yīng)選用耐溫等級同時 滿足兩個區(qū)域的溫度要求的導(dǎo)線 經(jīng)過排氣管等熱源附近的導(dǎo)線應(yīng)選用耐溫更高的導(dǎo)線 可以通過溫度場獲得該區(qū)域的耐溫要求 再從各類型導(dǎo)線耐溫等級確定選用的導(dǎo)線類型 三 導(dǎo)線截面積的確定 在確定導(dǎo)線截面積時要考慮電壓降和使用導(dǎo)線的長度 可以通過以下公式得到 確定用電負載的電流強度 I P U N I 電路電流 U N 額定電壓 P 用電負載的額定功率 在導(dǎo)線允許的壓降下 UVL 見附表二 導(dǎo)線的截面積 A I L U VL A 導(dǎo)線截面積 銅的比電阻 0 0185 mm 2 m L 導(dǎo)線長度 U VL 導(dǎo)線允許的電壓降 得出的截面積 A 按實際線束尺寸最接近的值 確保導(dǎo)線實際電壓降小于推薦的導(dǎo)線電壓 降 實際的電壓降 UVL UVL I L A 注 不推薦使用截面積 1mm2以下的單股導(dǎo)線 因為這種導(dǎo)線的機械強度差 或者通過導(dǎo)線額定電流經(jīng)驗選用表直接進行選用 應(yīng)進行試驗驗證 經(jīng)驗 導(dǎo)線的選擇我公司一般按照德標 日標選用 根據(jù)車身使用位置的不同線型的選 用也有不同的選擇 對于前艙內(nèi)使用的導(dǎo)線應(yīng)該是耐高溫 耐油 耐震動 耐摩擦 性能更好的 對于室內(nèi)則耐溫的要求可以相對低一些 對于門內(nèi)線束對耐彎曲性能 要求需要高一些 日標的 AVSS 線徑的選擇可以根據(jù)一個經(jīng)驗公式 I 其中 I 導(dǎo)線中通過的電流 S 導(dǎo)線截面積 S 10 8 2 S 10 8 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 89 也有用 I 公式的 這是更安全的公式不過會導(dǎo)致線束重量過重和 成本增加 四 導(dǎo)線和保險絲的匹配 當(dāng)選定電路的保險元件后 應(yīng)確認與保險元件相連電路的導(dǎo)線規(guī)格 選用的原則是 導(dǎo)線的電流 時間特性曲線必須高于串接在其內(nèi)的保險絲電流 時間特性曲線 五 導(dǎo)線選用推薦 導(dǎo)線顏色的選擇參照 QC T 414 汽車用低壓電線的顏色 優(yōu)先選用已有顏色的 導(dǎo)線 避免增加其他顏色的導(dǎo)線 導(dǎo)線顏色應(yīng)與所在的回路定義一致 應(yīng)避免在線束同 一分支中使用相同線色的導(dǎo)線 線色和電路定義沒有相關(guān)要求 下表是接插件 導(dǎo)線 德標 的電流強度與環(huán)境溫度的關(guān)系也可以供線徑選擇時參考 序號 保險大小 A DIN 導(dǎo)線尺寸 mm 2 1 5 0 35 2 7 5 0 35 2 10 0 5 3 15 0 75 4 20 1 5 25 2 0 1 5 6 30 2 5 7 40 4 8 50 4 9 60 6 4 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 90 六 線色的選擇 要求電源線使用紅色線 地線使用黑色線 其余雙色線則參考下表選取 第一標志色按 DIN IEC 304 的底色 縮寫字母 W Y Gr G R V Br L B O 白 W O X O X O X X X 黃 Y O X O X O X X X 灰 Gr O O X X O X O 綠 G X O X O O X X X O 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 91 紅 R X X X X O X X O 紫 V O O O O O O O 褐 Br X X O X O O X 藍 L X X O X X O O 黑 B X X O X X O O O O 橙 O O O O O O O O X 推薦使用 O 允許使用 不可使用 3 2 電源系統(tǒng)設(shè)計 整車的電源系統(tǒng)一般包含蓄電池 發(fā)電機 蓄電池托盤 主保險 電源管理單元 電路保護裝置 及其連接導(dǎo)線等幾個部分組成 分述如下 3 2 1 蓄電池 1 蓄電池綜述 蓄電池是能將所獲得的電能以化學(xué)能的形式貯存并將化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能的一種電化學(xué)裝 置 鉛酸蓄電池是有稀硫酸做電解液 用二氧化鉛和鉛分別做為電池的正極和負極的一 種酸性蓄電池 主要作用 是給起動系統(tǒng)提供電源 吸收瞬變過電壓及在發(fā)電機不工作 時為輔助用電器供電 2 蓄電池容量的確定 蓄電池主要的功能是啟動發(fā)動機 同時作為一個穩(wěn)壓電源給整車供電 其容量的確 定對整車的冷啟動性能有至關(guān)重要的意義 蓄電池容量計算詳見 蓄電池設(shè)計指南 3 發(fā)電機功率的選用計算 主要是依據(jù)整車用電器總功率 與發(fā)動機轉(zhuǎn)速 發(fā)電機調(diào)節(jié)電壓來確定 整車用電器總 功率一般采用經(jīng)驗公式 短常 用總 5 P總P 整車用電器總功率 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 92 常 用P 常用用電器功率短 只有短時間使用的用電器功率 發(fā)電機功率的確定采用經(jīng)驗公式 畜總發(fā) P 1 發(fā) 發(fā)電機輸出最大功率 發(fā)動機工作在 2500 轉(zhuǎn)左右畜 蓄電池功率 額畜 UA 20 3 2 2 電源管理系統(tǒng) 為了更好的保證整車的電平衡 延長蓄電池的使用壽命 提高整車的用電安全 在一 些高檔車中引進了電源管理系統(tǒng) 通過一個蓄電池監(jiān)測裝置和一個控制模塊來管理整車 的電源系統(tǒng) 通過蓄電池監(jiān)測裝置監(jiān)測蓄電池的端電壓 電流 溫度 在通過數(shù)據(jù)分析 比較后 用一種專業(yè)的軟件 得出蓄電池的健康狀態(tài)和整車的用電情況 設(shè)計理念如下 1 電源管理系統(tǒng)的功能 始終以安全性最為第一要點 行駛性作為第二要點 同時考慮人性化設(shè)計 引入電 源管理模塊 不僅僅在特殊情況下有所保障 日常的使用也要發(fā)揮作用 a 以最優(yōu)的方式對主副蓄電池進行充電以改善電池的循環(huán)壽命 包括以合適的電壓 防 止長時間過充等 b 增加電源系統(tǒng)的診斷功能 便于對故障進行分析 記憶 c 增加電源管理系統(tǒng)與整車的信息交互 便于信息傳輸 顯示 自動快速反應(yīng) 同時讓 駕駛者更好的了解整車的狀況并作出正確的判斷 2 用電器等級劃分 stage1 完全舒適性用電器及奢侈性用電器如備用電源 點煙器 座椅加熱 冰箱 stage2 部分舒適性用電器如 GPS 音響 空調(diào) 包括加熱絲 電動座椅調(diào)節(jié) 后風(fēng)窗 加熱 停車輔助系統(tǒng) 電動后視鏡及后視鏡加熱 電動窗簾 stage 3 除上述兩個等級以外的 保證車輛安全性能的 行駛安全及設(shè)防安全 用電器 及保證駕駛員能夠正常駕駛的用電器如 ABS ESP EBD EVO TPMS AirBag 發(fā)動機控 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 93 制系統(tǒng)及附件 冷卻系統(tǒng) 變速箱控制系統(tǒng)及附件 喇叭 燈光照明系統(tǒng) 組合儀表 雨刮洗滌系統(tǒng) 玻璃升降器 天窗 車身及發(fā)動機防盜等 3 電源管理模塊 BMS 功能要求 荷電量估算 根據(jù)電池的外特性 電壓 電流 內(nèi)阻 電池溫度以及時間等參數(shù)來推 斷 SOC 的大小 誤差小于 8 電池健康度估算 SOH 實現(xiàn)電池運行狀態(tài)的實時監(jiān)控 包含充電過程控制 放電過程控制 電池組溫度控制 全天候電池安全管理 序號 參數(shù) 精度 1 電壓 0 3 2 充放電電流 0 5 3 溫度 1 實現(xiàn)電池故障診斷和安全保護 包含故障診斷 失效控制 具有自檢和診斷功能 能診斷各類故障 并記錄故障碼 具有充放電均衡功能 均衡化充電管理 與其它控制系統(tǒng)實現(xiàn)信息通訊 h 可靠性及安全性滿足整車要求 i 環(huán)境溫度 振動 電磁兼容等指標滿足整車的性能試驗要求 4 輸入 a 蓄電池電壓 實時監(jiān)控其電壓變化 判斷其實時狀態(tài) 正確分辨其充電 放電 平衡 虧電 損壞等不同的工作狀態(tài) 對蓄電池剩余電量計算以及對深度放電的次數(shù)統(tǒng)計 對 更換的新電池進行自學(xué)習(xí) 并用最適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行充電 以此增加蓄電池的使用壽命 電池的溫度 以判斷蓄電池的工作溫度并對其健康狀況進行判斷 LIN 蓄電池充放電電流 發(fā)電機的電壓 以判斷整個系統(tǒng)的狀態(tài) 發(fā)電機的實時狀態(tài) 發(fā)電量多少 同時作為如 何給蓄電池充電的依據(jù) 便于整車用電量的消耗計算 CAN 蓄電池的重要性能參數(shù) 為充電模式的選擇提供參考 寫入 EEPROM 可更改 喚醒信號 喚醒蓄電池管理模塊 CAN 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 94 點火開關(guān)檔位信號 判斷鑰匙檔位信號以及駕駛者的意圖 5 輸出 發(fā)電機充放電指示 發(fā)電機故障 蓄電池電壓過低 蓄電池電壓過高 禁用設(shè)備顯示 安全等級顯示 需維修指示 可以使用的剩余電量以及系統(tǒng)可維持時間顯示 故障碼診斷可讀 體現(xiàn)系統(tǒng)故障信息及深度循環(huán)信息 3 3 電器盒 3 3 1 系統(tǒng)簡要說明 1 系統(tǒng)綜述 電器盒是一個繼電器和保險絲的載體 按照結(jié)構(gòu)可分為 橋接式保險絲盒 橋接 式繼電器盒 母線式電器盒 繞線式電器盒 PCB 類電器盒等 2 系統(tǒng)基本組成 組成電器盒總成的零部件有 保險絲 易熔式 慢熔式 保險絲夾 繼電器 端 子 印刷電路板 塑料支架 接線柱 插接件 電器盒蓋等 3 3 2 設(shè)計構(gòu)想 1 設(shè)計原則 按照公司控制成本和對產(chǎn)品性能穩(wěn)定的要求 在能夠滿足新開發(fā)車型保險絲 繼電 器回路要求的情況下 盡量優(yōu)先考慮直接借用現(xiàn)有產(chǎn)品 這不僅能降低開發(fā)成本和管理 成本 縮短開發(fā)周期 同時也能保證產(chǎn)品的質(zhì)量 如果不能直接借用現(xiàn)有產(chǎn)品 可以 考慮在現(xiàn)有的產(chǎn)品基礎(chǔ)上進行局部更改 這樣也可以縮短一定的開發(fā)周期和后續(xù)試驗周 期 對于沒有借用可能 需要全新開發(fā)的產(chǎn)品 一定要經(jīng)過嚴格的各種試驗才能裝車投 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 95 入市場 2 PCB 板的布局 盡量把大電流負載用保險絲分開放置 以免發(fā)熱量過大 盡量采用雙層 PCB 結(jié)構(gòu)設(shè) 計 自輸入至輸出的回路要求盡量短且寬 以免回路電阻過大導(dǎo)致發(fā)熱量過大 3 保險選型 PCB 類電器盒上常用保險有易熔式和慢熔式 易熔式保險因散熱性不好 所以建議所 用保險大小盡量不要超過 25A 慢熔式保險散熱性好 但因 PCB 板結(jié)構(gòu)所限 建議所用保 險盡量不超過 50A 4 材料 A 觸點 一般情況下采用 Cu 合金或鍍錫的黃銅接頭 B 護套 發(fā)動機艙用 PA66 或 PA6616 駕駛室內(nèi)用聚乙烯 C PCB FR 4 UL 94V O D 電器盒上蓋及支架 用 PA66 M30 且要求具有 V1 級阻燃性 5 外觀和圖紙符合性 產(chǎn)品要符合圖紙的要求 外觀應(yīng)沒有裂紋 缺損等缺陷 表面不應(yīng)有明顯的顏色差異 6 電壓降 回路壓降不準超過 20mV A 給含保險絲 繼電器的電器盒總成通以 1A 的電流 測量電器盒總成輸入端和輸出 端間的電壓降 當(dāng)電器盒中有其他電器元件時 如保險絲 繼電器 和其他的導(dǎo)體 要 扣除他們的電壓降 7 絕緣性 A 在臨近的觸點和護套 PCB 板 Printed Circuit Board 印刷電路板 和護套之間 加上 1000V 的交流電一分鐘 不允許有電弧 環(huán) 出現(xiàn) B 在接線盒臨近的觸點間 觸點和護套間加 500V 的直流電 測量絕緣電阻時間不應(yīng) 超過 30s 試驗后測得電阻應(yīng)不小于 100M 8 保險絲插接力 在牽引力測試臺上用 100mm Min 的速度將保險絲插入電器盒總成 插接力應(yīng)不大于 8 0 Kgf 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 96 9 保險絲拔出力 在牽引力測試臺上用 100mm Min 的速度將保險絲從電器盒總成中拔出 拔出力應(yīng)不大 于 8 0 Kgf 10 繼電器插接力 在牽引力測試臺上用 100mm Min 的速度將繼電器插入電器盒總成 插接力應(yīng)不大于 20Kgf 11 繼電器拔出力 在牽引力測試臺上用 100mm Min 的速度將繼電器從電器盒總成中拔出 插接力應(yīng)不大 于 20Kgf 12 連接器插接力 在牽引力測試臺上用 100mm Min 的速度將連接器插入電器盒總成 插接力應(yīng)符合下列 要求 070 類型端子 1 6 個插腳 Max 10 0 Kgf 070 類型端子 7 12 插腳 Max 15 0 Kgf 070 類型端子 14 18 插腳 Max 18 0 Kgf 其他類型端子的插接力的大小要和電器盒開發(fā)商討論確定 13 連接器拔出力 在牽引力測試臺上用 100mm Min 的速度將壓線端子從電器盒總成中拔出 拔出力應(yīng)符 合下列要求 070 類型端子 1 6 個插腳 Max 9 0 Kgf 070 類型端子 7 12 插腳 Max 14 0 Kgf 070 類型端子 14 18 插腳 Max 18 0 Kgf 其他類型端子的拔出力的大小要和線束相關(guān)工程師共同討論確定 14 落體 將帶有電線束的電器盒總成從距地板 0 5m 的高度跌落到水泥地面上 對 X Y Z 方向 上都要分別做落體試驗 落體試驗后應(yīng)沒有損壞或有害的裂縫 15 耐溫性 A 溫度上升的最大值為 60 B 在裝有保險絲和繼電器的電器盒上加額定電流 溫升的值是從測試儀器上讀取的值 電路系統(tǒng)設(shè)計手冊 97 減去環(huán)境溫度值 測量溫度點應(yīng)是電器盒上與外部器件接觸部分 如線束插座 保險絲 座 繼電器座等 的溫度 最少要測試 10 個以上的部位 C 加載的原則 測試電流應(yīng)采用電器盒電路圖上要求的額定值 對連續(xù)負載 3min 以上 接通 45 分鐘 斷開 15 分鐘 間歇負載 小于 3min 通 3 分鐘斷 3 分鐘 試驗環(huán)境溫度 室內(nèi)電器盒 40 發(fā)動機艙 80 16 過電流 在裝有保險絲和繼電器的電器盒上加過載電流 測試電路為連續(xù)工作時間超過 3min 的 回路 在有保險絲保護的電路中間選擇 試驗中應(yīng)無電火花產(chǎn)生或出現(xiàn)電器盒熔化現(xiàn)象 c 加載規(guī)則 序 號 保險絲類型 加栽電流 加栽電流時間 1 片式保險絲 額定電流的 200 直到熔斷 2 片式保險絲 額定電流的 135 直到熔斷 3 片式保險絲 額定電流的 110 60 分鐘 4 慢熔保險絲 額定電流的 200 直到熔斷 5 慢熔保險絲 額定電流的 110 60 分鐘 6 平板式保險 熔斷器 1 3 倍的電 流 60