汽车低压电器设计规范

低压电器设计规范

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广东亿纬新能源汽车有限公司

2015年9月

目录

前言 (3)

第一章设计原则及流程 (4)

第二章汽车照明与信号系统电路 (30)

第三章汽车空调系统电路 (41)

第四章汽车防抱死制动系统电路 (48)

第五章汽车安全气囊系统电路 (56)

第六章汽车辅助电器电路 (66)

第七章暖风系统结构及工作原理 (78)

附录一各线束之间对接插接件型号、管脚定义 (81)

End

前言

自汽车诞生一百多年以来，为改善汽车的使用性能，其机械结构一直处在不断发展和完善的过程。在经历近半个世纪的发展后，汽车在机械结构方面已经非常完善，靠改变传统的机械结构和有关结构参数来提高汽车的性能已临近极限。

而晶体管无触点电子点火装置的问世，彻底解决了机械触点易磨损烧蚀等固有缺陷，汽油发动机进人无触点电子点火时期。

随后大规模集成电路的出现，满足汽车复杂控制问题所需的模拟电路不仅可做得体积小重量轻，且性能优良可靠性高，首先在发动机燃油喷射系统中应用取得成功。根据发动机的工况，把燃油准时精确计量地喷人汽缸是降低发动机排放、提高发动机工作效率的技术关键，通过传统的机械装置解决这一问题已非常困难，电子控制装置为进一步提高发动机的性能提供了新的途径。

与此同时的另一方面，由于汽车保有量剧增，引发了全球性的能源危机、全球性的环境污染以及全球性的温室效应。迫于能源危机和环境污染的压力，世界许多国家都制定了严格的法规，力图降低汽车发动机的排放和提高燃油经济性。这些来自国家政府机构以及社会各个方面的压力，又反过来加速了电子燃油喷射系统、电子点火系统的迅速发展。

今天，发动机电子控制系统已得到非常广泛的应用。入们对交通工具（汽车）的行驶速度、舒适性、安全性以及功能提出了愈来愈严格的要求。70 年代以后，微型计算机在性能和价格方面进入实用阶段，以微处理器为控制单元的数字式电子控制装置在汽车上找到了广阔的应用前景。其电子应用装置从早期的电子燃油喷射、电子点火控制系统，进一步扩展到汽车底盘控制，汽车主动安全性控制，以及故障诊断显示、娱乐和通信等各个领域。由于计算机在汽车上的应用，它改变了汽车传统的机械装置，并增加了许多新的功能，使汽车的驾驶更为简单方便，乘坐更为舒适安全。

第一章设计原则及流程

第一节电子控制系统在汽车上的应用概况电子控制装置在汽车上的应用范围及发展趋势可概括为两点：

1.电子产品在汽车上的应用领域不断拓宽；

2.电子控制装置的装车成本与整车的比例逐年增加。

这些汽车电子装置使用和研制，给汽车工业和人们带来了很多利益。

( 1 ）改善了排气污染，保护了环境，节约了能源。

( 2 ）提高了安全性，方便了操纵性。

( 3 ）创造了更加舒适的乘车环境，实现了故障维修诊断与报警。

总之，汽车电子化的现状使人们领受了汽车技术进步的果实，也激起了汽车与电子行业的工程师们不断为汽车进步做出新贡献的热情。

第二节设计依据准则和条件

一、设计思路、过程必须符合国家法律法规和相关标准，强制性标准是首先要遵守的技术条件。

二、环境温度和湿度

汽车零部件的环境温度循环有三种，即年循环，月循环，每次行驶的循环。

汽车零部件温度和湿度不仅受到气温的影响，还受到发动机和汽车行驶运行情况的影响，也与其安装位置及状态有关。

世界最高，最低气温记录

汽车车身部分温度分布

三、振动和冲击

汽车零部件必须承受来自不同路面和发动机等引起的振动和冲击。振动和冲击的强度，因所处部位不同而异，振动加速度最大可达到15g(g=9.8m/s2 ) ，通常为由零至几个g ，振动频率变化范围从零点几Hz- 20OOHz 。振动和冲击对电器元件、电器线路的可靠性提出了极大的考验，电器元件内部的焊点脱焊；导线内部异常的断裂；插接器的接触不良；安装结构的破坏与之有直接的关系。

振动试验条件

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四、电源波动和电磁波干扰

（一）电源电压波动

汽车电源通常是波动的。在发动机启动和转速低于充电转速时，由蓄电池供电；发动机转速超过充电转速时，发电机一方面给蓄电池充电，另一方面供电给其它设备。由于蓄电池放电程度不同，其输出电压发生变化。调节器是用通断方式来控制发电机激磁电流的，也使输出电压常在标称电压附近波动。低温启动时，由于蓄电池的内阻随温度而降低，电流加大，电压可能从标称的12V降至6V。此外，调节器发生故障时，电源电压可达16V以上，瞬间电压甚至高达70V～130V , 从而造成汽车电子装置的损坏。

（二）瞬变过电压

瞬间过电压是指由于电磁感应在短时间内产生的较高电压，亦称脉冲电压。

( 1)、发电机抛负载产生的瞬变正向过电压。在汽车电器系统中，电池负载和发电机并联，蓄电池相当于一个低阻抗大电容的瞬变电压抑制器，当断开负载时所产生的瞬变能量被蓄电池所吸收，并且蓄电池容量越大，吸收瞬变能量的作用也越大。因此，在接有蓄电池的情况下，抛负载时对外界不会产生过高的瞬时电压，但是，如发电机以高转速大负荷运行时，若与亏电的蓄电池联结线断开，因交流电机绕组有一定的电感，发电机负载发生突变时，电流变化率很大，同时加上发电机在高速时突然失去负载，去磁效应和内压降的减少，都导致产生很高的瞬变过电压。据测试，最坏情况可出现上升沿19μs，正峰电压为125V宽度为100ms的脉冲电压。

汽车电路中典型瞬变电压一览表

( 2 ）、反向瞬变过电压。在汽车电器中，还有许多其它的感性元件，如点火线圈，电喇叭，雨刮电机等，它们被控制电器切断电源时，其两端将产生感应电动势，其方向和电源电压相反，称为反向瞬变电压。在比较坏的情况下，点火线圈的反向峰值电压可达80V 。发电机的激磁绕组也是一个大的电感元件，由于故障或点火开关切断激磁绕组电路时，其两端也会产生反向瞬变过电压，据测试其峰值电压可达126V ，脉冲电压宽度约为200ms 。这些瞬变电压对汽车电子装置和元件会造成破坏，当干扰信号波长与汽车中各模块的联线长度相似时，可能产生谐振效应，因此必须采取预防措施。

过去，一些新开发的汽车电子装置常常对此注意不够，造成原理线路完全正常，但在实用中却不知所以地失效。

（三）无线电干扰

无线电干扰来自车内和车外两个方面，有些相互干扰的问题是难以估计的，防电磁干扰和电磁兼容已是汽车电子必须考虑的问题。

( 1 )、车内干扰源。汽车内有不少无线电发射源，如火花塞，直流电机的电刷和开关继电器触点之间的火花放电。火花放电中的高频电磁波传输距离较远，形成对外界的干扰。

( 2 )、车外干扰源。车外使用的收发无线电设备，雷达，广播电台等发射的电磁波，会干扰汽车上的仪表和电子装置，导致失效和事故。

为了增强汽车电子装置的抗干扰能力，除应设法减少车内干扰源（如采用点火阻尼线）外，应采用抗干扰能力强的芯片，设置干扰抑制器并向所有模块提供稳压电源，加强屏蔽等措施。

五、其它环境条件的影响

汽车上的每一个汽车电子部件除了要考虑电的和机械的疲劳损坏原因外，还要顾及因受气候、地域环境相关因素引起的其它损害，如果不能克服就必然在耐久性和性能上达不到使用要求。

( 1 ）、浸水，结冰。汽车在雨天和经过水洼地时，会被水浸湿。冬天会遭冰冻。如汽车电子防抱制动装置的传感器装在车轮内，涉水时就会遭浸湿，务必采取防湿和耐湿的措施。

( 2 ）、盐和酸的侵蚀。汽车在海岸和海岛地区，受潮湿海风的侵蚀，装置器件要受到盐和酸的侵蚀，造成绝缘性能变差，焊点松脱，锈蚀等损坏。因此，汽车电子装置要求做耐腐蚀性试验。

( 3 ）、灰尘、沙的影响：汽车在行驶中会激起灰尘和沙土飞扬，如装置密封不好，灰砂会被吸附到器件装置内引起漏电和其它接触不良等故障。

( 4 ）、油和其它化学物质的影响。装置的电子元器件的质量和性能不能因受汽车上的汽油、机油、润滑脂、制动液、防冻液及其挥发物的侵蚀而变坏。

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( 5 ）、海拔高度的影响。汽车所处海拔高度，会影响一些传感器的精度和读数，因此要求装置的性能能自动修正并达到使用要求。

总之，汽车在行驶过程中，会遇到各种各样的环境条件（如图所示），汽车电子装置必须经受住这些考验。

六、成本控制

在完全竞争的市场，价格是由市场的竞争关系所确定的。因此，为确保利润，成本控制是非常重要的。降低成本的方法可分为以下两种。

①降低设计成本，即考虑减少零部件数量、减小零部件的质量、提高通用化程度、采用不必高精度

加工和易于加工的设计。采用同一平台的变型设计，可降低开发费30 ％以上。

②降低制造加工费，即扩大产量、减少设备投资、提高劳动生产率。

七、质量目标

质量对车辆的一些主要性能有直接的影响，也是部件结构设计的重要前提条件之一。因此，轻量化始终是产品开发追求的目标之一。在概念设计时，要认真考虑是否有过剩的性能、多余的尺寸，能否减少零部件数和采用轻质材料等。因此，有关负责人要与结构设计师、工艺师、采购工程师认真协商，制定比较精确的质量目标和轻量化的具体措施。

第三节开发设计流程及内容

标题：低压电器设计规范页码第 11页共166页汽车从构思到投放市场需要一个较长的时间过程．发展汽车工业需要有战略的眼光和思想。每个汽车企业都要有自己的发展战略，企业的发展规划就是其一定时期内发展战略的文字载体。在企业的发展规划中，商品规划是核心内容。企业的一切经营活动都是以向市场提供适销对路的商品为目标，通过实现商品的销售而实现企业的利益和社会的效益。任何商品都有一定的寿命周期，因此，企业要不断改进产品和开发新产品，以满足市场的要求，从而保证企业的生存和更大的发展。

商品规划就是基于上述认识，使社会环境、市场要求和企业实际条件相协调，保证企业不断推出适销对路商品的一项计划和管理工作。

根据时间区段和任务的不同，商品规划可分为两类。一是在一定时期内（如 5 年、10 年）涉及企业所有商品系列的整个商品规划，即商品发展规划。二是按每一个商品制定方案的单个商品规划，它包括作为商品开发第一步，给商品下个大致定义的商品计划，以及在商品计划基础上进行的概念设计。商品计划包括确定商品市场目标、性能目标、成本目标及投产目标等；

概念设计的任务主要是，提出产品应具有的基本结构、基本尺寸，应达到的性能和质量目标等。车辆总布置的任务是，把概念设计确定的基本结构和部件进行空间布置，使其达到最佳组合，以保证实现概念设计中确定的目标。

为了保证实现商品计划的目标，保证及时完成商品开发的任务，使商品按时投放市场，还需要编制产品开发计划、生产准备计划和销售计划。

而作为电器系统具体项目的设计人员应熟悉的工作流程：

各部门评定

接收开发计划书零部件明细表

相关技术协议配套采购

试制生产

一、 电路原理图

是用简明的图形符号，按电路原理将每个系统由上到下合理地连接起来，再将每个系统排列而成。 电路原理图有整车电路原理图和局部电路原理图之分，可根据实际需要进行绘制或展示。 1 ．整车电路原理图（图1-1）

(1)全车电路有完整的概念，它既是一幅完整的全车电路图，又是一幅互相联系的局部电路图，重点、难点突出，繁简适当。

(2)在此图上建立起电位高、低的概念，其正极“+”电位最高，用最上面的那条线表示；负极“-”接地（俗称搭铁），电位最低，用最下面一条线表示。电流的方向基本都是由上而下，路径是：电源正极 " + " →控制开关→用电设备→搭铁→电源负极

(3)尽量减少导线的曲折与交叉，布局合理，图面简洁、清晰，图形符号考虑到元器件的外形与内部结构，便于读图、分析。

(4)各局部电路（或称子系统）相互关系清楚，发电机与蓄电池间、各个子系统间的连接点尽量保持原位，熔断器、开关及仪表等的接法基本上与原理图吻合。

这种画法对电路作了高度简化，图面清晰，电路简单明了，通俗易懂，对分析、排除故障十分有利。但图形符号不太规范，不利于与国际标准统一，因而也不利于交流。近 10 年来，国内外汽车电路变化很快，为满足国产汽车设计、使用、维修及教学、科研提出的对电路图表达方式统一的要求，有关方面终于取得共识：以德国博世（BOSCH )公司提出的，经多年使用并修改定稿的 《 汽车电路图与图形符号 》 （ Automotive symbols and circuit diagrams 1987 ）为基础，结合我国标准和国际标准及汽车电器行业的情况，对汽车电路原理图的画法制定了较为详细的规范（电路图中的图形

标题：低压电器设计规范页码第 13页共166页符号见下图）。

限定符号：

导线、端子和导线的连接符号：

触点与开关符号:

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电器元件符号：

传感器符号：

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仪表符号：

电器设备符号：

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部分指示灯和警告灯标记：

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汽车仪表和转向柱上通常装有许多开关、警报灯和指示灯（也称警示灯），并用各种图形标志刻印在其表面（有些进口车还用英文字母表示），这些图形标志通用，大都形象、简明，一看便知其功

用。

警报灯、指示灯在其所指示部位工作正常时是不亮的，不正常时才亮。警报灯（如制动气压过低、充电系统不充电、发动机过热、机油压力过低警报等）多用红色，以示情况紧急，应及时检修。有些工作状况（阻风门关闭、空气滤清器堵塞、驻车制动器拉紧）指示灯采用橘黄色；还有一些属于正常工作状态指示灯（如转向灯、前照灯）采用蓝色。

指示灯、警报灯在正常状态下不点亮，因此灯泡损坏会造成错觉，为此，在点火开关接通而不起动的状态下，可检查大多数指示灯泡（如充电指示灯、机油压力警报灯）的好坏，有些要用专门的检验开关并加接隔离二极管来检查。

图1-1汽车电路原理图图例