随着科技的发展,汽车比以前任何时候装备了更多的用电设备。在车辆的使用寿命期间,这些系统的正常运行,受到的众多潜在干扰的影响。比如电动机的启动电流、堵转电流、点火线圈的高压等过电流、瞬态高压等干扰会通过过载、静电放电、噪声等叠加方式去影响线束及电路保护器件的寿命及功能,进而影响车辆的正常使用和行车安全。然而面对这些问题时,电气系统设计者很难考虑周全。本文介绍了对汽车上常见用电器的负载特性的研究,进而分析在整车电子电气架构设计、电源分配设计、保险丝选择设计、线束设计等方面尽量减小由于不了解各用电器的特性而带来的电气故障,为各个用电器提供一一个良好的电气环境,提高整车电气系统的可靠性。
整车用电器特性研究
我们对某款车型上的用电器进行了全面的电气负载特性测试,‘下 面以该车型采集到的雨刮系统系统相关回路试验数据为例, 说明整车用电器的种类和对整车用电环境的影响。我们进行的试验项目包括:单 负载测试:测量单个负载在动态和稳态(包括电机堵转状态)下电压和电流特性。
全负载测试:使用一个特殊的电路保护装置测量所有的负载(被特殊电路保护装置保护)在动态(从“OFF” “ON”)和稳态(包括电机堵转状态)下的电压和电流特性。电压和电流数据通过这个电路保护装置进行存档,测试是将一个设定为14.5V (0.2V)的稳压电源跟蓄电池并联,所有的负载被触发一段时间以确保数据的记录。雨刮电机单负载测试如图1所示,雨刮洗涤系统全负载测试如图2所示。
通过测试,我们采集到的有代表性的数据如下:
分析以上测试数据,我们可以得出以下结论:
(1) 从图4和图10可以看出,雨刮电机和洗涤泵都是感性负载,在工作和断开的瞬间会产生电压的下降,图4中电压的最低值为-5469V,图10中电压的最低值为-5.921V。
(2)从图3、图7和图9可以看出,雨刮电机和洗涤泵都是感性负载,在开始工作的瞬间,会产生尖峰脉冲,图3中电流的最高值为28.71,图7中电流的最高值为17.17A,图9中电流的最高值为12.79A。
整车电源分配设计
2.1整车电源分配的设计规则
整车电源分配设计应遵守以下基本的设计规则:
(1)保护每条线束回路
(2)将关键用电器和一般的提高方便性的用电器分开
(3)将“噪音”信号从“干净”的信号分离开
(4)通用化回路设计
2.2公共车载电源的电流耦合