淺析汽車電器系統結構的全分布式設計

宋華

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江齊齊哈爾，161005)

0 引言

隨著我國汽車行業的快速發展，現代汽車的獨立系統都會有幾十個，這些電器系統通過電器元件進行連接組成，會需要幾百個或是數千個電氣元件，對于這些電器系統在汽車上的分布和電器系統間相互連接的物理布線，直接的影響著產品最終的質量，因此，一定要采用合理的流程對電器系統進行優化設計，確保其具有可靠性的同時減少設計制造成本。

1 汽車電器系統結構分析

1.1 汽車系統

將車輛按系統進行劃分并不輕松，筆者主要是將汽車分為電氣系統和機械系統兩個部分，雖然這樣的劃分較為復雜，但是卻方便了對汽車各個部分的功能和性能進行檢驗，并且每個分系統之間的相互聯系不可忽視是非常重要的。不管對車輛的系統按什么方式進行劃分，其著手點都是它的輸入和輸出，這是將汽車系統進行劃分需要進行考慮的角度，系統的控制部分為電子控制單元，然后開始摸索它的輸入和輸出，這是一種比較常用的方法。

1.2 開環系統

該系統通過輸入指定的條件，進而輸出相應的結果，對于汽車的前大燈系統便是一個開環系統，將車燈開關的信號作為系統的輸入，則車燈的亮滅信號為輸出的結果，如果進行更加細致的劃分，可以將汽車電池的電源作為一個輸入，以及車燈的開關，為此汽車的此項功能就決定了該系統是一個開環系統，并且沒有任何的反饋要求。

1.3 閉環系統

閉合系統和開環系統不同，它有一個反饋的環路，也就是說當它的輸出沒有達到預期要求，便可以進行自我調整，例如汽車上的自動溫度調控系統，通過加熱器的輸出來控制車內的溫度，而控制電加熱器處于開關狀態則是從乘客艙內獲取的溫度信息決定的，通過傳感器獲取的信號進行控制，此時溫度便作為反饋回路的輸出和輸入。

2 全分布式智能電器系統

對于汽車線束、電器監控、電器協調控制等經常會出現一些問題，為了能夠從系統的層面更好的處理這些問題，利用全分布式智能電器系統對總體構架進行研究與設計。對于該系統的網絡化主要有兩個方面，一個是信息的網絡傳輸，另一個是電源的網絡傳輸。信息的網絡傳輸需要考慮兩點，分別是網絡結構和網絡協議，對于網絡協議的設計又需要考慮三點分別是信息的組織、網絡之間的信息轉發和網絡的可調性問題；電源的網絡傳輸只需要考慮一點就是各系統對電源的不同需求。

按照傳統的汽車電子系統分類，分為充電系統、啟動系統、空調系統、舒適性系統、照明系統、點火系統、輔助電器、儀表系統等幾大類，按照這種分類方法，對汽車功能和性能的設計都是比較有意義的分類方法，但是對于系統的集成便會更加的復雜，因此，筆者在傳統分類方法的基礎上，設計了另一種分類方法，將汽車的電器分為了兩類，一類是骨干電器，另一類是局域電器，影響汽車電器系統工作狀態不可缺少的為電器骨干電器，除此之外的電器則為局域電器。

3 全分布式系統的設計

3.1 常通功率電供電線路智能化的設計

對該電線路進行電流監測，要先選擇合適的電流測量方案，通常有直接式電流測量和非直接式電流測量兩種方案。直接式電流測量的方法比較簡單，并且成本也比較低，該方法主要是在電路中串聯檢測電阻，主要對電路中的電壓進行檢測達到測量的目的，這種測量方案更適合測量小電流，但是需要注意的是常通電線路不可以處于斷開的狀態，因此，直接式電流測量并不適合該電路電流的測量。對于非直接式電流測量方法主要是利用霍爾傳感器來達到測量的目的，霍爾效應能夠進行磁場與電場之間的轉換，這樣測量電路就不會影響被測電路，并且這種測量方法適合較大范圍的測量，因此更適合應用于車用電流傳感器中，霍爾電流傳感器按照線路的負載情況進行選擇，所以，可以通過對霍爾電流傳感器進行控制來實現車用電流傳感器的智能化。

3.2 車用智能電流傳感器控制模塊的設計

對于該電流傳感器控制模塊主要3個電路模塊（P、L、 V）以及2個接口（Z、Z），P和L兩個模塊與車用智能繼電器中描述的一致，P模塊主要是對5v的電壓進行轉換的模塊，L模塊是為了局域網進行通訊和計算。從Z處獲取的信號為LIN、e和e，該接線口為局域網線束接線口。Z則為車用電器的接口，連接霍爾傳感器，其工作電源主要是通過e和e提供的，并且接收傳感器的傳感信號。對于V模塊的硬件結構結合L模塊的計算能夠對常通電供電線路的電流進行檢測，也能夠實現電流狀態的轉換以及發送。

3.3 發電機勵磁供電設計

試驗客車上安裝勵磁專用開關，然后其連接發電機的勵磁線圈和中心點電壓信號，還要連接骨干網線束。中央調節器能夠將勵磁專用維電器與其他電器的連接關系以及方向柱開關的檔位信號進行協調，轉換成適應發電機勵磁器控制的指令，然后勵磁智能開關開始執行操作，獲取勵磁線圈過流電流狀態以及發電機發電的狀態，將這兩種狀態發出，組合儀表會將發出的信號進行接收，通過發電機的信號指示燈給予狀態顯示，這種狀態顯示會被中央微機接收傳遞給用戶，用戶那里便會顯示勵磁線圈的過流狀態。

要對發電機勵磁智能化功能進行檢驗，要檢驗勵磁供電的控制功能，對方向柱上的鑰匙檔位進行切換，當檔位從ACC被切換為ON的時候，此時勵磁線圈的電壓如果是24V時，則證明勵磁圈已被供電。當檔位從ON檔被切換到ACC檔，此時勵磁線圈的電壓處于浮空的狀態時，則表明已經斷電；驗證勵磁線圈的過流保護功能，將鑰匙檔位處于ON檔，用一個導線接觸勵磁線圈的供電端和地信號，此時供電會瞬間被斷開，報警信號會通過中央微機發出，車輛經過下電再上電的過程后恢復正常，便得到了相應的驗證；

4 結束語

該全分布式結構主要是利用數字信號網絡和電源網絡對車輛電器進行智能控制，也能夠提供穩定的電源，無論是弱電電源還是強電電源都能夠提供，并且電器的接口更加標準化，這種接口能夠使汽車不變線束，能夠節約成本，布線設計也較為簡單線束也能被簡化，整個系統通過中央協調器進行協調控制，實現了獨立電器的智能化控制。

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