对汽车电气与电子系统的研究

对汽车电气与电子系统的研究

作者：马书红

来源：《中国科技博览》2015年第17期

[摘 要]汽车电器与电子控制系统是汽车的重要组成部分，电器与电子控制系统的应用极大的提高了汽车安全性、舒适性和环保性。为了提高汽车的各种性能和减轻车辆自身质量，越来越多的更多更复杂的电子设备将会替代机械部件，被使用到汽车上。本文对汽车电气及电子系统进行了研究探讨。

[关键词]汽车；电气；电子系统

中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0247-01

如今，人们生活水平不断提高，汽车作为出行代步的工具，人们的要求也越来越高。除了要安全、快捷、运载和操作使用方便等基本功能，人们还越来越多地要求汽车具有环保、舒适、娱乐、灵活、优美等特性。为了满足人们对汽车的这些要求，使汽车能最大程度地为人们的旅行及居家生活提供方便，一些新的电气设备不断地被装上汽车。可以说，汽车电气系统已经成为现代汽车的重要组成部分。电控技术的应用，突破了以往传统的机械控制系统，减轻了驾驶人员的劳动强度，在汽车安全性和可靠性方面做出了极大的贡献。 1 汽车电气与电子系统的发展和应用

近年来，伴随着电子工业的发展，电子技术在汽车上的应用越来越广，车用电子装置的新产品不断涌现，特别是大规模集成电路及微型处理机的应用，大大推动了汽车工业的发展。电器与电子设备是汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、排气净化及舒适性等多方面性能。例如：为了使汽车发动机获得最高的经济性，就要求点火系统能够在最适当的时间点火；为使发动机可靠起动，需采用电动起动机；为保证汽车工作可靠，行驶安全，则又有赖于各种指示仪表，信号装置和照明等电器的正常工作。经过较长的发展阶段，形成了完整的汽车电气系统。随着电子技术的发展，汽车电气在现代汽车整车中的比重越来越高，除在传统的电气系统如：灯光、点火、起动外，还在电子驱动控制，自动变速器，电子牵引力控制，电子防抱死系统等得到广泛的应用。 2 关于汽车电子和电气系统

汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措施。据统计，从19年至2000年，平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到48个，电子产品占到整车成本的50%以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。

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按照对汽车行驶性能作用的影响划分，可以把汽车电子产品归纳为两类：一类是汽车电子控制装置，汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用，即所谓“机电结合”的汽车电子装置；它们包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等，另一类是车载汽车电子装置，车载汽车电子装置是在汽车环境下能够使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统（行车电脑）、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。

目前电子技术发展的方向向集中综合控制发展：将发动机管理系统和自动变速器控制系统，集成为动力传动系统的综合控制（PCM）；将制动防抱死控制系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）和驱动防滑控制系统（ASR）综合在一起进行制动控制；通过底盘控制器，将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接。控制器通过复杂的控制运算，对各子系统进行协调，将车辆行驶性能控制到最佳水平，形成一体化底盘控制系统（UCC）。 汽车电气系统是汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性和尾气排放等各个方面。传统的汽车电气系统包括电源部分、点火、起动、 照明、仪表、音响等装置。

现代汽车电路的组成主要有：电源电路、启动电路、点火电路、照明与信号电路、仪表电路、电动刮水器与洗涤器控制电路、空制电路、发动机电控系统控制电路、制动防抱死系统（ABS）控制电路、辅助电器电路、音响及通信控制电路、防盗控制电路等。概括而言，汽车电气系统可分为六部分，即电源系统、起动系统、照明与信号系统、传感器及信息显示系统、辅助电器系统及汽车电气设备线路. 3 汽车电气系统的特点 3.1 单线制

所谓单线制，就是利用汽车发动机和底盘、车身等金属机件作为各种用电设备的共用连线，俗称搭铁，而用电设备到电源只需另设一根导线。任何一个电路中的电流都是从电源的正极出发，经导线流入到用电设备后通过金属车架流回电源负极而形成回路。采用单线制不仅可以节省材料，铜导线可以使电路简化，而且便于安装和检修，降低故障率。但在一些不能形成可靠的电气回路或需要精确电子信号的回路采用双线。 3.2 负极搭铁

所谓搭铁，就是采用单线制时，将蓄电池的一个电极用导线连接到发动机或底盘等金属车体上。若蓄电池的负极连接到金属车体上，称为负极搭铁。反之，若蓄电池的正极连接到金属车体上，称为正极搭铁。我国标准中规定汽车电器必须采用负极搭铁。目前世界各国生产的汽车也大多采用负极搭铁方式。

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3.3 两个电源

所谓两个电源，就是指蓄电池和发电机两个供电电源。蓄电池是辅助电源，在汽车未运转时向有关用电设备供电。发电机是主电源，当发动机运转到一定转速后，发电机转速达到规定的发电转速，开始向有关用电设备供电，同时对蓄电池进行充电。两者互补可以有效地使用电设备在不同的情况下都能正常地工作，同时也延长了蓄电池的供电时间。 3.4 用电设备并联

所谓用电设备并联，就是指汽车上的各种用电设备都采用并联方式与电源连接，每个用电设备都由各自串联在其支路中的专用开关控制，互不产生干扰。 3.5 低压直流供电

汽车电气设备采用低压直流供电。柴油车大多采用24伏直流供电，汽油车大都采用12伏直流电压供电。

汽车电气系统主要由电源、用电设备和中间装置组成。任何电气设备和电控装置要想获得电源供应，中间装置的连接必不可少。常见的连接装置有汽车线束、开关装置、保险装置、继电器、连接端子和连接器等等。这些中间装置的选用和装配直接影响到用电设备的运行状况。 4 汽车电气系统的发展趋势

随着汽车电子技术的快速发展，汽车电气系统进入网络化时代。 因此，汽车电气系统以网络为纲目，并重新划分，逐渐发展成电力网络和数据网络两大部分。其中，电力网络由电源、开关、配线盒、电路保护装置、继电器和电力线路等组成；数据网络则由电能管理系统、动力系统、信息娱乐系统、舒适系统四大部分组成。今后，汽车电气系统将主要通过材料创新应对汽车电气和电子应用的挑战。首先，为了提高生产效率和可靠性，通过易于使用的有机硅密封与粘结解决方案，使部件组装和仪表透镜更牢固。其次，为了保护电气系统的完整性，将有机硅和氟硅弹性体应用于接头密封件和垫片，以及高压绝缘电缆。再次，需要设置可靠的接头垫圈和密封条。可试用预固化有机硅凝胶垫片和零件，其在穿刺试验过程中表现出了自修复功能。第四，为了防止由摩擦腐蚀引起的间歇性故障，可评估特种润滑剂的优势，以提高部件的可靠性和使用寿命。第五，关于先进系统的设计和生产，可大力推广应用硅基电子材料。该材料可用于设备制造、保护、组装以及热能和照明管理。 参考文献

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[3] 郭引弟.汽车电器的现代电子控制技术研究[J].中国高新技术企业.2014.19期. [4] 乔桥，张建钢，邹安阳.基于PC104工业控制环境的弹簧分选测试系统设计[J].制造业自动化.2010.01期.