低压配电箱系统设计说明书.docx
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低压配电箱系统设计说明书
低压配电箱功能原理说明书
编号：
版本：
V1.0
编制：
卢俊鹏
校对：
审核：
会签：
批准：
2016年5月25日
序号
版本
日期
内容
备注
1
V1.0
2016-5-25
2
3
1、设计背景…………………………………………………………………………………….1
2、设计目的…………………………………………………………………………………….2
3、功能划分…………………………………………………………………………………….3
4、保险丝及继电器规格分析…………………………………….…………..……….5
五、PCB板及铜排参数………………….………………….……………………………...9
六、总结…………………………………………..……………………………………………….
附录1…………………………….………………..…………………………….………….…....10
一、设计背景
由于FDG6661低压配电箱（以下简称配电箱）的原理设计不够完善，导致蓄电池的亏电，影响整车的启动；配电箱中的保险丝及继电器的连接，存在大量并线和分线，导致配电箱内部导线穿插，对调试及维修造成很大的困扰。
现参照各主流客车厂的配电箱的设计，提出了PCB板加铜排的设计方案。
二、设计目的
1、改版目的：
为了改善整车的低压配电系统的性能，提高整车的安全系数，方便出厂整车调试及售后维修等。
2、设计配电箱的目的：
用于控制整车电子元器件电源的通断和保障整车的线束及电子元器件安全。
3、配电箱的部件：
主要部件是保险丝及继电器，所以也称为继电器及保险丝盒。
其次是接插件，由于整车的低压电均通过配电箱分配至整车各个部分，所以接插件选型应注意过电流性能。
三、功能划分
出于整车功能的需要，我们往往需要不同的电子元器件在不同的情况下工作。
为此，我们对配电箱的功能片区进行了划分。
具体划分如表1所示。
表1配电箱功能片区
名称
说明
常电
与蓄电池直连，用于需要数据存储的电子元器件，对功耗要求严格。
次常电
经过手柄开关才与蓄电池向连，不需要点火开关控制。
一档电
经过一档继电器，需要钥匙开关为ACC档。
二档电
经过二档继电器，需要钥匙开关为ON档。
其中一档电又划分出一个充电片区，在动力电池充电时与整车一档电分开。
图2低压配电系统
图2是整车低压配电系统，比较直观的表示四个功能片区的实际作用。
图3是配电箱的原理图，用四个色块表示四个片区的实际分工，其中一档电又分出充电片区。
从图3可以看出，所有的输出端都会配有保险丝，包括继电器输出端，这样大大增强了整车电子元器件的安全性。
其实从图3中还可以细分出几部分：
继电器区、非继电器区、30A电流区、20A电流区、10A电流区等等。
图3低压配电箱功能片区
四、保险丝及继电器规格分析
1、保险丝规格分析
经过大量的测试和计算，我们对整车电子元器件电流进行了粗略的统计，根据各电子元器件的额定电流，选配两倍于额定电流的快融保险丝，防止浪涌熔断保险丝。
（1）常电
由于常电是不需要经过任何的开关，即可与蓄电池相连，这样会造成蓄电池持续耗电，因此这个功能片区对功耗要求非常严格。
具体如表4所示。
表4常电功能片区说明
序号
名称
说明
电流（A）
保险丝规格（A）
备注
1
ABS电源
ABS常电。
20
2
中控锁
遥控的中央控制器
5
大小物流配遥控器，需要安装中央控制器。
3
车载MP3
具有收音机、MP3播放功能。
1.5
5
待机0.02A
3
备用
/
/
/
合计
由于常电对功耗要求严格，实测车载MP3待机电流20mA。
假设我们的蓄电池为36Ah，MP3的理论待机时间为1800小时，即75天。
（2）次常电
在缺少车钥匙的情况下，为了保证车内人员安全，行动的便利，我们对以下
电子元器件提供了次常电。
具体如表5所示。
表5次常电功能片区说明
序号
名称
说明
电流（A）
保险丝规格（A）
备注
1
闪光继电器
为左右转向灯提供闪烁功能。
10
2
钥匙开关
点火钥匙开关的公共端。
1
10
3
前门泵（下车铃）
5.4
10
中巴车。
下车铃的电源取自门泵，由下车铃工作时间短，电流小，故忽略。
4
后门泵
5.4
10
中巴车。
5
备用
/
/
/
6
电喇叭
前置喇叭。
1.8
5
7
内饰灯
车内照明系统。
5
8
后车厢灯（门灯）
车内照明系统。
5
后车厢灯是物流车。
门灯是中巴车。
9
备用
/
/
/
合计
/
（3）一档电
从一档电开始，才正式进入整车启动环节，DCDC正式开始工作，所以这里的电子元器件将增多，功耗也增大。
具体如表6所示。
表6一档电功能片区说明
序号
名称
说明
电流（A）
保险丝规格（A）
备注
1
远光灯
车外照明系统。
7.5
15
两盏。
3.75*2
2
近光灯
车外照明系统。
6.7
15
两盏。
3.3*2
3
小灯
车外照明系统。
10
前后各两盏。
前小灯A*2；后小灯1.75A*2。
4
前雾灯
车外照明系统。
10
两盏。
5
后雾灯
车外照明系统。
3.5
10
大小物流：
一盏，1.75A。
中巴车：
两盏，1.75A*2。
6
备用
/
/
/
7
雨刮
雨刮器和雨刮水壶水泵水泵。
9
15
主要为雨刮提供电源，慢档4.4A，快档8A。
其次为雨刮提供控制信号，雨刮水壶水泵。
8
刹车开关
刹车灯。
3.5
10
刹车开关主要是控制刹车灯。
两盏，1.75A*2。
9
电子路牌
前、后、右侧站点指示。
5
10
无实物。
预估5A。
10
组合开关
小灯、大灯、转向灯的开关。
1.5
10
主要作用是为小灯、远光灯、近光灯、转向灯提供控制信号。
11
备用
/
/
/
12
暖风机
3
5
主要用于给暖风机内部的鼓风机供电。
13
报站器
语音播报站点。
5
无实物。
预估2.5A。
14
车内监视器
车内监视器配车内高清摄像头，车外防水红外摄像头。
5
无实物。
预估2.5A。
15
刷卡机
上下车刷卡。
5
无实物。
预估2.5A。
16
备用
/
/
/
17
主板
整车主板。
3
10
由于要改板，预估3A。
充电片区
18
BMS
电池包监控。
1
5
19
仪表
仪表面板。
1
5
20
液晶屏
数据显示。
0.5
5
选配，需要用于显示电池包数据，整车故障分析。
21
DCDC
直流高压转直流低压。
2
5
22
USB口
充电口。
1.5
5
23
备用
/
/
/
合计
/
（4）二档电
二档电为行车用电，大部分电子元器件是行车时用的。
由于小物流是使用电动转向助力，低压大电流，在打死方向盘的时候，电流达30A，所以在设计PCB时，应单独设计电路。
具体参数如表7所示。
表7二档电功能片区说明
序号
名称
说明
电流（A）
保险丝规格（A）
备注
1
前蒸发风机
前鼓风机。
8
20
还没定空调方案，这个是预估值。
2
前冷凝风机
前散热风扇。
16
30（20）
还没定空调方案，这个是预估值。
3
后蒸发风机
后鼓风机。
9
20
中巴车。
还没定空调方案，这个是预估值。
4
后冷凝风机
后散热风扇。
12
20
中巴车。
还没定空调方案，这个是预估值。
5
水箱风扇
电机控制器和电机散热风扇。
10
20
6
真空泵
为刹车提供真空助力。
8
15
选用的是25L/min，两个并联，4A*2。
7
备用
/
/
/
8
EPS（DCAC使能）
电动助力转向。
25
30
小物流：
EPS，实际使用为10A左右，打死方向盘为25A。
大物流、中巴车：
DCAC，2A。
9
水箱水泵
电机控制器和电机水泵。
2.5
10
10
档位开关
前进档，空档，倒车档。
4.3
10
主要是控制倒车灯、倒车喇叭，其次为主板提供前进档信号、倒车档信号。
大小物流：
一盏，1.75A。
中巴车：
两盏，1.75*2。
倒车喇叭：
0.5A。
档位开关：
0.3A。
11
备用
/
/
/
12
真空压力开关
真空助力系统的传感器。
0.2
5
13
电机控制器
电机的驱动器。
1
5
14
空调面板
鼓风机、压缩机、冷凝器的控制面板，司机操作面板。
5
15
前空调驱动器
前空调压缩机的驱动器。
1
5
16
后空调驱动器
后空调压缩机的驱动器。
1
5
中巴车。
17
ABS使能
5
18
备用
/
/
/
合计
/
注：
表4~7
（1）测试电压为13.8V。
（2）由于中巴车是24V系统，在功率一定时，需要的电流将减少，所以设计电路和线束时，主要参照12V系统。
（3）在实际用车过程中，基本不存在全部电子元器件同时使用的情况，所以上述合计电流数是偏大的。
2、继电器规格分析
通过上述电子元器件的电流的计算，一档过电流为60A，二档过电流为100A。
取50%的余量，一档继电器应选择100A，二档继电器应选择150A。
具体有两种设计方案。
（1）方案一，对于PCB过150A，我们没有较好的设计方案。
现需要产品厂家（暂定中汇瑞德）他们提供一些完备的、经过验证的设计方案供我们参考。
（2）方案二，采用两个50A继电器并联代替100A，两个80A并联代替150A。
具体如图8所示。
图8继电器规格方案
名称
控制端说明
方案一
方案二
备注
一档继电器
钥匙开关（正）
主板（负）
100A
两个50A的继电器并联
可用跳线帽设置钥匙开关保持正（主板保持负）。
二档继电器
钥匙开关（正）
主板（负）
150A
两个80A的继电器并联
电喇叭继电器
组合开关（负）
40A
远光灯继电器
组合开关（正）
40A
近光灯继电器
组合开关（正）
40A
小灯继电器
组合开关（正）
40A
前雾灯继电器
前雾灯开关（正）
40A
后雾灯继电器
后雾灯开关（正）
40A
一档备用继电器
正负可切换
40A
可用跳线帽设置。
前蒸发风机继电器
空调面板（正）
40A
前冷凝风机继电器
空调面板（正）
40A
后蒸发风机继电器
空调面板（正）
40A
后冷凝风机继电器
空调面板（正）
40A
水箱风扇继电器
主板（正）
40A
真空泵继电器
真空压力开关（负）
40A
二档备用继电器
正负可切换
40A
可用跳线帽设置。
注：
正为12V+，负为12V-
五、PCB板及铜排参数
最开始的设计方案是纯PCB板，但PCB板过150A电流，我们没有成熟的设计方案，所以我们选择了一个折中的办法，PCB板加铜排。
PCB用来固定继电器底座和保险丝底座，铜排负责过大电流。
如图9所示。
图9PCB加铜排
1、PCB
敷铜厚度一般为1OZ，也就是0.035mm，这个还要看厂家能做多厚的敷铜，最多能做到8OZ，即0.28mm。
我们将40A继电器焊接到PCB上，假设我们需要过30A的电流，即需要2.5平方毫米的截面积，换算成8OZ的双层板，需要5mm的线宽。
可以满足我们继电器的过电流要求。
2、铜排
铜排一般厚度为3mm，假设我们一档过电流100A，二档过电流150A。
参数如表10所示。
表10铜排规格
电流A
铜排宽mm（厚度默认3mm）
一档
100
9
二档
150
12
3、PCB与铜排连接方法
我们采用螺栓固定，这样便于安装，过电流也满足要求。
具体如图11所示
图11PCB与铜排固定
六、总结
通过细化每个电子元器件的电流，选择合适的保险丝和继电器，保障了整车安全。
这次改版，将电线改为PCB板，大大增强了配电箱的安全性，避免穿插的电线引起安全事故，有利于整车出厂调试及售后维修。
附录1
名称
序号
名称
保险丝规格（A）
继电器的控制端（正/负）
备注
常电
1
ABS电源
20
/
/
2
中控锁
5
/
大小物流配遥控器，需要安装中央控制器。
3
车载MP3
5
/
/
4
备用
/
/
/
次常电
5
闪光继电器
10
闪光器是控制继电器输出。
/
6
钥匙开关
10
/
/
7
前门泵（下车铃）
10
/
中巴车
8
后门泵
10
/
中巴车
9
备用
/
/
/
10
电喇叭
5
组合开关（负）
/
11
内饰灯
5
/
/
12
后车厢灯（门灯）
5
/
后车厢灯是物流车。
门灯是中巴车。
13
备用
/
/
/
一档电
14
远光灯
15
组合开关（正）
/
15
近光灯
15
组合开关（正）
/
16
小灯
10
组合开关（正）
/
17
前雾灯
10
前雾灯开关（正）
/
18
后雾灯
10
后雾灯开关（正）
/
19
备用
/
正负可切换
可用跳线帽设置。
20
雨刮
15
/
/
21
刹车开关
10
/
/
22
电子路牌
10
/
中巴车
23
组合开关
10
/
主要作用是为小灯、远光灯、近光灯、转向灯提供控制信号。
24
备用
/
/
/
25
暖风机
5
/
/
26
报站器
5
/
中巴车
27
车内监视器
5
/
中巴车
28
刷卡机
5
/
中巴车
29
备用
/
/
/
30
主板
10
/
/
充电片区
31
BMS
5
/
/
32
仪表
5
/
/
33
液晶屏
5
/
选配，需要用于显示电池包数据，整车故障分析。
34
DCDC
5
/
/
35
USB口
5
/
/
36
备用
5
/
/
二档电
37
前蒸发风机
20
空调面板（正）
/
38
前冷凝风机
30（20）
空调面板（正）
中巴车配30A。
大小物流配20A
39
后蒸发风机
20
空调面板（正）
中巴车
40
后冷凝风机
20
空调面板（正）
中巴车
41
水箱风扇
20
主板（正）
/
42
真空泵
15
真空压力开关（负）
/
43
备用
15
正负可切换
可用跳线帽设置。
44
EPS（DCAC使能）
30（5）
/
EPS是小物流。
DCAC是大物流和中巴车。
45
水箱水泵
10
/
/
46
档位开关
10
/
/
47
备用
10
/
/
48
真空压力开关
5
/
/
49
电机控制器
5
/
/
50
空调面板
5
/
/
51
前空调驱动器
5
/
/
52
后空调驱动器
5
/
中巴车
53
ABS使能
5
/
/
54
备用
5
/
/
55
一档继电器
/
主板（负）
点火开关（正）
可用跳线帽设置钥匙开关保持正（主板保持负）。
56
二档继电器
/
主板（负）
点火开关（正）
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