汽车电气系统设计说明书.docx
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汽车电气系统设计说明书
电气系统设计说明书
一、设计依据
根据奇瑞MMPV运动型多功能轿车开发目标的要求及其系列配置的要求，参考国内同类型的车型，结合奇瑞公司的生产制造能力进行开发设计。
二、达到目标
该车型的电气设计从按整车的最高配置进行设计，设计过程中把所有的电气选装件都纳入设计范围内，从而满足该车型的从经济型到豪华型的系列配置。
三、设计方案
根据设计任务书的要求，结合电气系统的分类，就整车的电气系统进行以下方案的确定。
首先把电气系统按基本配置和选装配置进行分类确定。
（一）、基本配置：
1、电源启动系
电源起动系主要是确定起动机、蓄电池、发电机、电压调节器等电器件的类型和型号型号和规格大小。
（1）起动机的确定
a、起动机类型的确定
首先根据选定的发动机确定启动机（如果发动机未带启动机），起动机按控制装置一般分为：
①接操纵式起动机发动机
②电磁操纵式起动机
我们选用流行的电磁操纵式起动机。
b、起动机功率的确定
选定后我们可以根据以下的计算公式确定启动机的大小：
P=Mn/716.2（马力）（1马力＝735W）
起动机的输出功率P可以通过测量电枢轴上的输出转矩M和电枢的转速n来确定。
M是发动机的起动阻力矩，单位Kg.m（1Kg.m=9.8N.m），也可以通过发动机的工作容积V求出，其经验公式为：
汽油发动机：
M=（3.5~4）V
但目前的发动机大多直接配带起动机，因此需要选型的较少。
（2）蓄电池的确定
a、蓄电池类型的确定
蓄电池的主要作用是向起动机提供大的起动电流、整车用电器供电和在发电机发电时蓄能。
蓄电池分为普通蓄电池和改进型铅（酸）蓄电池。
我们根据该车型的特点选用免维护铅蓄电池。
b、蓄电池容量的确定：
现起动机的额定功率为PSkW，根据经验公式
Q20=（500-600）PS/U得知，
Q20MAX=500×PS/12×735=（A.h）
Q20MIN=600×PS/12×735=（A.h）
根据国内外的蓄电池容量与起动机功率的匹配参考表
额定电压（V）
12
12
12
12
24
24
12
12
起动机功率（kW）
1.8
2
1
1.1
8
7.4
1.4
0.8
计算容量
C20（Ah）
102~122
122~136
54~64
62~75
229~275
208~250
79~95
45~54
蓄电池容量
C20（Ah）
105
105
54
60
195
182
80
45
所以根据计算我们可以确定蓄电池的容量。
根据初步选用的DA46516M/C1发动机我们可以却动确定起动机功率为0.8kW。
蓄电池容量为45A.h
（3）发电机的确定
a、发电机类型的确定
发电机是汽车的主要电源，其功用是：
在发动机正常工作转速范围内，向汽车的用电设备（起动机除外）供电，当蓄电池的电量不足时向蓄电池供电。
目前汽车上的发电机大都采用交流发电机，交流发电机可分为普通型和改进型两大类。
改进型的如内装调节器（整体式）、带泵型、永磁型等。
根据该类型车的特点及整车电器件的情况我们选用整体式交流发电机（JFZ型）。
b、发电机功率大小的确定
根据整车用电设备功率的大小，为了保证整车的电量平衡，我们需要确定发电的功率大小，此外还要考虑发电机的大小，使发电机能得到合理的利用。
发电机的功率确定主要按以下方式进行：
1）、首先测定所有持久耗电和长期耗电电器在14V时的功率需用量。
根据下表确定合计功率PW1。
电器设备
实际值（初定）
权值
计算值
点火设备
88（是根据什么得来的）
1.0
88
电动燃油泵
88
1.0
88
喷油器
48
1.0
48
大灯
120
1.0
120
位置灯
20（4个×5W）
1.0
20
牌照灯
10（2个×5W）
1.0
10
仪表照明灯
6.8
1.0
6.8
电子风扇
200
1.0
200
合计
412.8
PW1=580.8W
2）、然后求出短期耗电电器在14V时的功率需用量。
根据下表确定合计功率PW2。
电器设备
实际值（初估计）
权值
计算值
空调系统
150
0.5
75
刮水电机
50
0.25
12.5
转向信号灯
94
0.1
9.4
制动灯
42
0.1
4.2
倒车灯
42
0.1
4.2
前雾灯
110
0.1
11
后雾灯
42
0.1
4.2
室内灯
10
0.1
1
洗涤器
12
0.1
1.2
玻璃升降器
150
0.1
15
电动后视境
80
0.1
8
汽车收音机
12
0.5
6
合计
782W
PW2=151.7W
3）、计算出总需求功率PW=PW1+PW2=580.8+151.7=732.5W
利用下列比较表推算出发电机的电流大小IN：
PW（14V）
350~450
450~550
550~675
675~800
800~950
IN（A）
45
55
65
75
90
根据PW＝558.5732.5W我们可以确定发电机的电流大小采用75A（初定。
4）、空转特性电流的确定
空转时电流IL可以根据发电机的特性曲线查出。
一般IL应超过的IW1的1.1～1.3倍，以保证在短途行使，在空转的范围内也可以保证蓄电池充分充电。
IW1＝580.5/14=41.4A
所以空转的电流IL=41.4×1.2=49.5
因此在选形型发电机的时候要保证其空载转速达到50A的发电机，但国内的发电机目前的低速性能都不太好。
因此选形时要综合考虑。
2、点火电喷系统
（1）、电喷系统的选择
由于目前同类型车的发动机都采用电喷发动机，因此选定发动机后，基本上就可以确定其电喷系统是那类型的，目前国内比较大的电喷系统厂家有美国德尔福（DELPH）、德国BOSCH公司（国内厂家是联合电子）、意大利m&m公司、摩托罗拉公司及日本一些公司，上述厂家各有各的特点。
a）、DA46516M/C1发动机电喷系统
由于DA465（排量0.8…1.1）发动机是东安汽车动力股份有限公司的产品，该公司和美国德尔福（DELPH）公司及上海联合电子（UASE）都共同合作开发了电子控制汽油喷射系统。
因此对于DA465系列电喷发动机的电喷系统我们可以采用联电或DELPHI公司的电喷系统。
联电系统为顺序点火、顺序喷射、并具有爆震闭环控制、怠速闭环控制、燃油蒸发污染和空调自动控制等功能，是一种带分电器式闭环控制发动机管理系统（有些系统无分电器），该系统采用的传感器有节气门位置传感器、氧传感器、转速传感器（也称霍尔元件，装在分电器内）。
执行有电动燃油泵、喷油器、点火线圈、怠速调节器（步进电机）及碳罐控制阀。
DELPHI系统为分组点火、分组喷射，并具有怠速闭环控制，λ闭环控制及燃油蒸发污染自动控制功能，是一种无分电器式闭环控制发动机管理系统。
该系统所采用的传感器有节气门位置传感器、进气压力传感器、曲轴位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、氧传感器。
执行器有电动燃油泵、喷油器、点火线圈、怠速调节器（步进电机）及碳罐控制阀。
以上两种系统都一次性通过了欧Ⅱ汽车排放法规。
而目前国内DELPHI和UASE都在开发新一代的电喷系统（DELPHI是二代，UASE是M7型），以备将来通过欧Ⅲ。
由于我们有开发DELPHI二代的电喷系统设计经验，而且DELPHI二代的电喷系统的标定能在国内进行，对于该车型的开发周期缩短有极大的帮助。
因此我们初步定选DELPHI二代的电喷系统。
DELPHI二代的电喷系统主要包括以下元气器件
传感器：
曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、加热型氧传感器、进气温度压力传感器、冷却液温度传感器、暴爆震传感器、节气门位置传感器、车速传感器、空调冷凝器温度传感器、发动机转速传感器等。
控制模块：
ECM（安装位置定在前围板后内）
执行器：
电动燃油泵（带传感器型）、喷油器、点火线圈、怠速控制阀、碳罐控制阀、继电器组、防盗ECU、诊断接口等。
（以上仅列电器件）
点火线圈的确定
由于我们采用的是DELPHI二代的电喷系统，因此我们确定其点火系统是无分电器直接点火，初级线圈是由集成于ECM内的点火模块驱动，双输出点火线圈，在压缩及排气冲程同时点火，ECM充磁即放逻辑精确控制充磁及放电时间，保证了最佳的点火时刻。
点火线圈型号是为：
19005625（DELPHI号）
b）、SQR372发动机电喷系统
由于该款发动机是由奇瑞公司提供，因此其电喷系统可以直接采用奇瑞公司所采用的电喷系统。
（2）、点火开关的确定
依据造型确定的点火开关的布置位置我们可以确定其相应产品的生产厂家。
选定点火开关、组合开关后据此结合造型设计组合开关罩。
3、照明信号系统
（1）照明系统的确定
照明系统主要用于夜晚照明道路、标示车辆宽度、车厢照明内部、仪表及夜间检修等，根据造型及国家法规的要求我们对整车照明系和信号系选用下列灯泡，并按国家法规的要求对电路电器系统的控制进行相应的设计，以满足要求。
序号
名称
功率W
颜色
个数
备注
1
前照灯
55W
白色
2只
H1型/H7（或H4）
2
位置灯
5W
白色
4只
3
转向灯
21W
琥珀色
4只
4
侧转向灯
5W
琥珀色
2只
5
前雾灯
55W
白/黄色
2只
H1－H4型
6
制动灯
21W
红色
2只
7
高位制动灯
LED管
1只
8
牌照灯
5W
2只
9
倒车灯
21W
红色
2只
10
仪表照明灯
3.4W
2只
组合仪表带
11
后雾灯
21W
红色
2只
12
前室内灯
5W
白色
1只
含门控式
13
后室内灯
5W
白色
1只
含门控式
（2）信号系统的确定
信号系统主要包括喇叭、转向灯信号、紧急灯开关、制动灯开关等可以向环境发出警告和示意的信号。
1）电喇叭的确定
基本型配置的是单音喇叭，喇叭一般分盘式和蜗牛式。
蜗牛式由于能改善音质，因此在汽车上大都采用。
但是其体积相对较大，因此根据实际整车布置情况我们初步选定采用盘式喇叭，其声级要求（105~108dB）根据国家法规的要求确定。
为了提升触点的寿命我们加上喇叭继电器。
2）转向以及紧急灯开关的确定
根据总布置方案把紧急灯开关布置在组合开关上的要求，我们可以确定组合开关的类型。
组合开关采用小灯、大灯、转向灯、紧急灯开关以及雨刮洗涤电机开关集于一体的结构方式。
转向以及紧急灯的闪光器依据国家法规进行产品的选型并依据。
3）制动灯开关的确定
制动灯开关采用常用的布置在制动踏板下的触点闭合式开关。
当踩下制动踏板时使电路接通点亮制动灯。
选型主要依据产品外形尺寸和质量。
4、仪表系统
（1）组合仪表类型的确定
组合仪表的选形主要是依据造型，根据造型需要来确定组合仪表的外形
尺寸，然后根据整车的电器系统的功能部件需要来确定组合仪表上的指示灯类型、指示表类型及其他相关器件。
目前国内同类型车用的组合仪表里程表主要分机械里程表和电子式里程表两种。
机械里程表价格相对便宜，其信号的采集是用里程表软轴。
电子式里程表是根据车速传感器来采集转速和里程信号的。
结合电喷系统的特性（需要采集车速信号），以及将来组合仪表的发展方向，我们选用电子里程表的组合仪表。
（2）组合仪表功能的确定
现代汽车的发展使组合仪表能提供很多附加指示的功能，但我们结合该
类型车的特点确定了组合仪表的类型和功能。
仪表种类：
水温表、燃油表、车速里程表、转速表（或不选）
机油压力表（或不选）
指示灯类型：
蓄电池充电指示、机油压力指示、制动液面指示、发动机故障检测指示、手制动指示、防盗指示灯、制动蹄片磨损指示（预留）、安全带指示（预留）、电子式安全气囊指示（预留）、仪表照明灯、远光灯指示、转向灯（紧急灯）指示。
5、辅助电气系
根据奇瑞MMPV运动型多功能轿车开发目标的要求我们确定其基本型
的辅助电气系统主要包括下列电器件：
a、前风窗雨刮系统
前风窗雨刮系统的采用组合开关手柄控制，具有高低速及间歇调节的控制和洗涤器功能；雨刮电机和连杆布置在前围板前，车颈上板下。
b、收放机
收放机根据造型需要布置安装位置，其配备双扬声器。
扬声器的位置依据造型确定。
c、点烟器
点烟器的安装主要是考虑到其使用的方便性。
布置位置依据造型。
d、空调系统
空调系统依据设计任务书，采用冷暖控制。
由暖风机和蒸发器来实现电路的控制。
为了增加冷凝效果，增加了冷凝电子风扇。
为了能使空调更好的工作我们结合电喷系统的电路来控制空调系统的工作，有电喷控制模块来判断各种工况下的空调开闭状态，以达到最佳的控制。
e、电子风扇
由于发动机中置、而水箱前移到保险杠后面，为了达到冷却的效果，
因此增加了电子风扇，电子风扇功率的确定主要依据整个冷却系统，通过冷却系统的匹配达到最佳的冷却效果。
f、电子防盗锁
电子防盗锁主要由以下元气件组成：
带有脉冲转发器的汽车钥匙、识读线圈、防盗ECU、电喷系统的ECM、以及防盗警告灯。
6、其他电气件
其他电器件主要包括线束、中央控制盒、继电器、保险片、插接件、开关等。
1）、线束的设计
a、线束的分类：
车架线束、驾驶室线束、仪表板线束、顶棚线束、空调顶棚线束、背门线束、蓄电池正极线束、蓄电池负极线束、左前门线束、右前门线束
b、线束的设计
线束的设计主要确定以下几个方面：
（a）、线径的大小确定
线径大小的确定依据下列计算公式和相关经验公式来确定
A=Q.L/R=Q.L.IMAX/UV1
式中A是导线的截面积、Q是电阻率、I是电流强度、L是导线长度、UV1是允许的电压降。
（b）、线束的类型
线束的类型我们主要选用AVS和AVSS两种。
（c）、线束颜色的确定
线束颜色的确定按汽车标准的QC/T414-1999执行
（d）、线束的连接方式
整车线束采用插接件相互连接
（e）、线束的固定方式
线束的固定是考虑到车身的结构来具体确定，以使线束在汽车上布
置牢靠。
其初步走向见爆炸图。
2）、中央控制盒的设计
中央控制盒的作用是把继电器和保险都集中到一起，以方便安装和检修。
中央控制盒的设计原则上是在满足功能的要求下使其体积尽可能小。
3）、继电器的选用
主要考虑以下几个方面的因素：
a、承载电流的大小
b、常开或常闭的确定
c、国家电器上专用继电器的选用
d、质量和疲劳寿命
结合整车电器件的情况我们初步选定以下继电器：
雾灯继电器、喇叭继电器、ABS继电器、空调请求继电器、空调压缩机继电器、电子风扇继电器、ECM继电器、油泵继电器、雨刮间歇继电器、安全气囊继电器
4）、保险片
采用汽车上通用的片式保险。
其使用要求符合汽标QC/T420-1999的要求要求。
5）、插接件
选用主要是考虑到该车型的性价比，我们选用河南鹤壁天海公司的插接件以及端子。
6）开关的确定
整车的电器开关有很多，具体布置位置见下表
开关名称
布置位置
开关名称
布置位置
制动灯开关
制动踏板下
倒车灯开关
变速箱倒车挂档处
手制动开关
手制动手柄处
A/C开关
仪表板中饰板上
前雾灯开关
仪表板中饰板上
后雾灯开关
仪表板中饰板上
电动后视镜开关（选装）
左前门内饰板上
雨刮电机开关
组合开关手柄
电动玻璃升降器开关（选装）
左前门内饰板上
位置灯开关
组合开关手柄
紧急灯开关
组合开关上
大灯开关
组合开关手柄
ABS警告灯（选装）
仪表板中饰板上
（二）、选装配置
为适应汽车发展的需要，以及满足不同顾客的需求，我们根据设计任务书确定了以下电器件作为汽车的选装件，以提高汽车的档次。
（1）、安全气囊
安全气囊是被动安全系统，在发生意外撞车时，安全气囊（配合安全带）可使驾驶者所能受到的的人身伤害减少到最低限度。
气囊按其控制方式可以分为机械式、机械电子式、电子式三种。
现把三种特点分列如下：
机械式安全气囊
气囊模块由触发装置、气体发生器和气囊三部分组成。
触发装置包括传感器、电子控制装置、储备电源和监控装置，由电子控制系统接收加速度传感器发来的信号，并进行分析，以判断是否发生碰撞事故。
若发生了磁拉则对气体发生器发出指令，迅速吹胀气囊，整个过程约需0.03s。
触发装置中的监控装置可连续自我监控，确保整个气囊系统在任何时刻都处于准备工作状态。
特点：
无需电源系统配电、价格便宜、可靠性高、只对驾驶员起保护作用。
气囊模块布置在方向盘内。
由转向管柱来触发气囊工作
机械电子式安全气囊
由撞击传感器、气体发生器、气囊与诊断回路等构成撞击传感器一般安装在车架梁前方， 对称配置2枚或4枚，当车架变形的同时，使传感器转为导通状态，发出信号使气体发生器内的氮气发生剂燃烧。
撞击传感器有多种形式：
转滚式、水银开关式等。
该传感器的一对电极在正常状态下处于截止状态，一般的制动操作和减速行驶时， 其电极保持截止状态，当发生猛烈撞击时，车辆的冲击力超过设定值后，水银溅起使电极导通。
此时，电源电压通过该传感器送到气体发生器，气体发生器设置在转向盘中央部位，在金属容器中装有点火线、引火剂和氮气发生剂等。
点火热线使引火剂着火。
氮气发生剂燃烧并生成氮气后可将氮气送处气囊内。
气囊与气体发和器一起设置在转向盘中央部位，内部由带有橡胶复层的尼龙布制成，充入氮气后， 可使体积膨胀，气囊后侧还设置有排气孔，可在撞击导致膨胀后缓和对驾驶者脸面的冲击作用。
特点：
需触发机构与电气系统同时配合，可靠性不高，可同时装多个气囊。
主气囊布置在方向盘内、副气囊多布置在副驾驶的仪表板内。
电子式安全气囊
电子式气囊即我们通常所说的SRS（辅助防护系统）。
该系统其控制程度较高，成本也较高，多用于高级轿车。
其主要包括四大部分：
1、碰撞传感器（左前碰撞传感器、右前碰撞传感器、中心碰撞传感器、防碰撞传感器）
2、安全气囊系统构件（SRSECU）
3、气囊组件（气囊模块、螺旋线圈、气体发生器、点火器）
4、安全气囊系统指示灯。
配备SRS系统可以满足多气囊的安装。
结合该车型的特点我们初步确定选用机械式气囊（单气囊布置）或电子式。
因为这两种气囊可靠性较好，国内也有成熟的配套厂家。
（2）、ABS系统
电子防抱死系统是汽车安全系统之一，该系统可调节各个车轮轮缸的制动压力，可缩短制动距离且保证操纵稳定性。
电子防抱死制动系统主要由轮速传感器、液压调节器、电脑、指示灯和液压控制回路等构成。
根据轮速传感器和液压调节器内电磁阀的数量可以把ABS划分为几种形式和不同的安装方式。
液压调节器在电脑的控制下实施四种控制工况，急减压，缓减压，缓增压，急增压。
通常，车轮速度传感器可把与车轮速度正相关的交流电压信号输入微电脑，微电脑根据该电压信号计算出车轮速度，并向液压调节器的电磁阀发出动作信号。
ABS微电脑通过电磁阀控制各车轮轮缸的液压，防止制动时车轮抱死，微电脑具有自动诊断功能，可通过ABS指示灯显示控制系统异常状况。
在电子防抱死系统异常时，还可使系统转入普通制动系统，确保车辆的正常制动。
ABS按结构可以分为整体式和分体式。
整体式是把制动液压调节器和制动主缸做成一体，其优点是结构紧凑，一般是汽车的标准装备，高级轿车多采用。
分体式是制动压力调节器为独立总成，通过制动管路与制动主缸和制动轮缸相连，其优点是零部件安装灵活，可以把ABS做为选装部件时采用。
一般有博世2S、2E型，本迪科斯4型等。
由于该车型是把ABS做为选装部件，因此是采用分体式。
ABS按按控制通道（能独立进行制动压力调节的制动管路）主要分为以下几种
a、全部车轮均为ABS控制（4通道4传感器）
特点：
为最佳制动系统，价格昂贵。
b、前轮独立、后轮低压控制（3通道低选择）
特点：
前轮采用独立的最佳控制，后轮则以容易被抱死的车轮为基准，对左、右后轮采用同时控制的方式。
一般为3通道控制系统。
c、前轮高压、后轮低选择控制式（2通道式）
前轮以难以抱死的车轮为基准，后轮以易抱死的车轮为基准，左、右轮同时控制。
d、2通道低选择控制系统
特点：
控制后轮的制动油压，使其与前轮之中较低的制动油压一样，这样，在左、右轮路面的摩擦系数不同时，也不会出现后轮被抱死的现象。
参考国内同类型车性的ABS布置特点，以及结合该车型制动系统的特点我们选用b的布置方式，即3通道的低选控制方式。
根据该种控制方式我们选用4个车速传感器，分别布置在四个车轮的相应位置上。
（3）、音响系统
对于该车我们选装了，可以播放CD的CD机，其外形安装尺寸要求和普通以及电调的收放机一致，以确保其可做为选装件进行安装。
为了更好的提供音响效果我们在后侧围上加装扬声器，左右各一。
（4）、双音喇叭
双音喇叭是通过两只喇叭发出高低音来到达共振的目的，使喇叭的音质得到极大的改善。
因此在轿车中多采用。
我们结合该车型的布置空间采用盘形双音喇叭，布置在保险杠后，其声级和基频初定如下：
声级：
105～108dB
频率：
390HZ/320HZ
其余的按汽标QC/T15742-1995执行。
（5）、中控门锁
中控门锁采用前门、中门和后背门都安装的方式。
通过中央控制的方式达到五门同开同锁。
（6）、电动后视镜
电动后视镜是通过电机的的转动带动机械结构是后视镜能实现上下左右的翻转，实现远距离控制的目的。
电动后视镜的开关根据布置在左前车门内饰板上。
（7）、电动玻璃升降器
电动玻璃升降器只安装左右前门，其开关布置前门内饰板上，其中左前门布置两个开关，右前门布置一个开关。
这样驾驶员可以同时控制左右门的玻璃升降。
（三）、推荐选装
以上是按总体设计任务书而提出的设计方案。
考虑到汽车电器设备的发展越来越趋于多样化，我们提出了下列推荐选装件：
（1）、后雨刮器
后雨刮器可以只安装单刮臂，推荐选装是由于其是安装在车身上的，即使不装也能在车身上保留设计安装位置。
（2）、后除霜
后除霜的选装是考虑到该车型能在恶烈的环境下，能安全行驶，如果不装，可以在线束和控制开关上预留插接位置。
（3）、制动磨擦蹄片检测
装制动磨擦蹄片检测也是为了提高汽车行驶的安全性而提出的。
（4）、门灯控制开关
装门灯控制开关也是为了提高汽车行驶的安全性而提出的。
如果门没有关严，可以提醒驾驶员。
避免行车出现危险。
（5）、安全带系装检测
装安全带检测也是为了提高汽车行驶的安全性而提出的。
如果驾驶员没有系安全代则在仪表上以醒目的灯光提醒驾驶员。
四、外协厂家的确定
由于汽车电器基本上都是外协选装件，因此需要选取优秀的配套厂家，以保证行车安全性。
根据造型和总体设计任务书我们初步定选用以下配套厂家做为我们的外协件厂家（见附页）。
如奇瑞公司无异议我们将籍此来选外协件并进行相应设计。
五、设计提供图纸及数模
设计结束后我们提供以下图纸及资料：
1）、线束二维图
2）、电气原理图
3）、外协件电器装配示意图
4）、自行设计电器件数模
5）、自行设计电器件二维图
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