汽车低压电器设计规范.docx
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汽车低压电器设计规范
汽车低压电器设计规范
低压电器设计规范
校对：
广东亿纬新能源汽车
2021年9月
前言………………………………………………………………………………………………………3
第一章设计原那么及流程………………………………………………………………………………4
第二章汽车照明与信号系统电路……………………………………………………………………30
第三章汽车空调系统电路……………………………………………………………………………41
第四章汽车防抱死制动系统电路……………………………………………………………………48
第五章汽车安全气囊系统电路………………………………………………………………………56
第六章汽车辅助电器电路……………………………………………………………………………66
第七章暖风系统结构及工作原理……………………………………………………………………78
附录一各线束之间对接插接件型号、管脚定义…………………………………………………………81
End
前言
自汽车产生一百多年以来，为改善汽车的使用性能，其机械结构一直处在不断进展和完善的过程。
在经历近半个世纪的进展后，汽车在机械结构方面差不多专门完善，靠改变传统的机械结构和有关结构参数来提高汽车的性能已临近极限。
而晶体管无触点电子点火装置的问世，完全解决了机械触点易磨损烧蚀等固有缺陷，汽油发动机进人无触点电子点火时期。
随后大规模集成电路的显现，满足汽车复杂操纵问题所需的模拟电路不仅可做得体积小重量轻，且性能优良可靠性高，第一在发动机燃油喷射系统中应用取得成功。
依照发动机的工况，把燃油准时精确计量地喷人汽缸是降低发动机排放、提高发动机工作效率的技术关键，通过传统的机械装置解决这一问题已专门困难，电子操纵装置为进一步提高发动机的性能提供了新的途径。
与此同时的另一方面，由于汽车保有量剧增，引发了全球性的能源危机、全球性的环境污染以及全球性的温室效应。
迫于能源危机和环境污染的压力，世界许多国家都制定了严格的法规，力图降低汽车发动机的排放和提高燃油经济性。
这些来自国家政府机构以及社会各个方面的压力，又反过来加速了电子燃油喷射系统、电子点火系统的迅速进展。
今天，发动机电子操纵系统已得到专门广泛的应用。
入们对交通工具〔汽车〕的行驶速度、舒服性、安全性以及功能提出了愈来愈严格的要求。
70年代以后，微型运算机在性能和价格方面进入有用时期，以微处理器为操纵单元的数字式电子操纵装置在汽车内找到了宽敞的应用前景。
其电子应用装置从早期的电子燃油喷射、电子点火操纵系统，进一步扩展到汽车底盘操纵，汽车主动安全性操纵，以及故障诊断显示、娱乐和通信等各个领域。
由于运算机在汽车内的应用，它改变了汽车传统的机械装置，并增加了许多新的功能，使汽车的驾驶更为简单方便，乘坐更为舒服安全。
第一章设计原那么及流程
第一节电子操纵系统在汽车内的应用概况
电子操纵装置在汽车内的应用范畴及进展趋势可概括为两点：
1.电子产品在汽车内的应用领域不断拓宽；
2.电子操纵装置的装车成本与整车的比例逐年增加。
系统
已采纳
将采纳
安
全
方
面
1电子防抱制动操纵
2驱动防滑操纵装置
3电子主动悬架操纵
4电子操纵四轮转向系统
5安全气囊自控装置
6雨刮器自动操纵
7速度操纵〔限速与恒速〕
8车窗自动操纵
9轮胎气压报警
10防盗报警
11防撞车间距报警
12未系安全带报警，安全带自动锁紧操纵
13明暗灯光操纵
14冲撞记录仪
15前大灯操纵
16后视镜操纵
17电子门锁
1路面状态显示
2防碰撞自动操纵
3死角处障碍物报警
4安全雷达
5制动管路故障应急制动
6睡眠检测报警
7司机突病时自控
8电子操纵紧急制动
9酒醉检测安全自控
10后视摄像及屏幕显示
11声音合成报警系统
12故障预警提示系统
13倒车测距系统
仪
表
通
讯
1电子钟
2电子油耗表
3电子温度计
4电子车速里程表
5电子转速表
6旅程运算器
7燃料消耗计
8各种报警〔灯丝切断，排气温度，水面，液面，未关门，未系安全带〕
9电子定时
10电子化图示外表盘
11及其通讯装置
1大型电子化薄式外表盘
2多路信息传输
3光纤通讯传输
4惯性导航
5卫星导航
6屏幕显示街道图及交通堵塞状况图
舒
适
性
方
面
1自动空调
2座椅自动调整
3自动照明
4红外线操纵车门开关
5车窗，车门自动开关〔声控〕
6高级立体音响
7无线电调谐自动预选
8无钥匙开车
9车用电视机及音响
1全自动空调〔温度，湿度，清洁度，含氧量〕系统
2道路交通信息指示表
3行驶路线最优化选择操纵
4声控驾驶
这些汽车电子装置使用和研制，给汽车工业和人们带来了专门多利益。
（1〕改善了排气污染，爱护了环境，节约了能源。
（2〕提高了安全性，方便了操纵性。
（3〕制造了更加舒服的乘车环境，实现了故障修理诊断与报警。
总之，汽车电子化的现状使人们领受了汽车技术进步的果实，也激起了汽车与电子行业的工程师们不断为汽车进步做出新奉献的热情。
第二节设计依据准那么和条件
一、设计思路、过程必须符合国家法律法规和相关标准，强制性标准是第一要遵守的技术条件。
项目代号
强制检验项目
依据
01
02
03
前照灯配光性能
GB4599
GB21259
04
前雾灯配光性能
GB4660
05
后雾灯配光性能
GB11554
06
前位灯配光性能
GB5920
07
后位灯配光性能
GB5920
08
前示廓灯配光性能
GB5920
09
后示廓灯配光性能
GB5920
10
制动灯配光性能
GB5920
11
高位制动灯配光性能
GB5920
12
制动灯/后位灯配光性能
GB5920
13
汽车倒车灯配光性能
GB15235
14
前转向信号灯配光性能
GB17509
15
后转向信号灯配光性能
GB17509
16
侧转向信号灯配光性能
GB17509
17
侧回复反射器
GB11564
18
后回复反射器
GB11564
19
汽车外部照明和信号装置安装规定
GB4785
20
前照灯光束照耀位置及发光强度
GB7258
21
后视镜性能
GB15084
22
后视镜安装要求
GB15084
23
车速表
GB15082
24
操纵件、指示器及信号装置的标志
GB4094
25
机动车电喇叭性能
GB157421
26
机动车电喇叭装车特性
GB15742
28
VIN
GB16735
40
汽车标记
GB7258
42
非氟制冷剂标记
机汽发〔97〕099号
42
非氟制冷剂标记
机汽发〔97〕099号
43
侧标志灯配光性能
GB18099
44
三角警告牌
GB19151
46
爱护车载接收机的无线电扰乱特性〔刮水电机〕
GB18655
47
爱护车载接收机的无线电扰乱特性〔闪光继电器〕
GB18655
48
爱护车载接收机的无线电扰乱特性〔暖风电机〕
GB18655
51
车载诊断〔OBD〕系统
GB17691
52
汽车防抱制动性能
GB/T13594
53
汽车防盗装置
GB15740
57
后牌照灯配光性能
GB11568
二、环境温度和湿度
汽车零部件的环境温度循环有三种，即年循环，月循环，每次行驶的循环。
汽车零部件温度和湿度不仅受到气温的阻碍，还受到发动机和汽车行驶运行情形的阻碍，也与其安
装位置及状态有关。
世界最高，最低气温记录
气温/°C
地点
最高〔瞬时〕
57
利比亚
最高〔年平均〕
31
索马里
最低〔瞬时〕
-83
南极
最低〔年平均〕
-34.4
南极
汽车车身部分温度分布
发动机仓温度分布
约°C
排气管
650
机身
150
进气管
120
阻风门壳体
205
外表板
85
起动机
284
变速器油温
175
发动机缸盖上的爆震传感器
120
三、振动和冲击
汽车零部件必须承担来自不同路面和发动机等引起的振动和冲击。
振动和冲击的强度，因所处部位不同而异，振动加速度最大可达到15g（g=9.8m/s2），通常为由零至几个g，振动频率变化范畴从零点几Hz-20OOHz。
振动和冲击对电器元件、电器线路的可靠性提出了极大的考查，电器元件内部的焊点脱焊；导线内部专门的断裂；插接器的接触不良；安装结构的破坏与之有直截了当的关系。
振动试验条件
部件
g值〔平均有效值g=9.8m/s2〕
上下
前后
左右
底盘
车轮衬板
9.66
2.92
2.92
车架横梁
4.56
4.56
4.56
变速器支架
4.66
1.24
4.66
车架保险杠附件
6.25
6.25
汽车内
驾驶室内外表板
3.30
3.30
0.71
四、电源波动和电磁波干扰
〔一〕电源电压波动
汽车电源通常是波动的。
在发动机启动和转速低于充电转速时，由蓄电池供电；发动机转速超过充电转速时，发电机一方面给蓄电池充电，另一方面供电给其它设备。
由于蓄电池放电程度不同，其输出电压发生变化。
调剂器是用通断方式来操纵发电机激磁电流的，也使输出电压常在标称电压邻近波动。
低温启动时，由于蓄电池的内阻随温度而降低，电流加大，电压可能从标称的12V降至6V。
此外，调剂器发生故障时，电源电压可达16V以上，瞬时电压甚至高达70V～130V,从而造成汽车电子装置的损坏。
〔二〕瞬变过电压
瞬时过电压是指由于电磁感应在短时刻内产生的较高电压，亦称脉冲电压。
（1）、发电机抛负载产生的瞬变正向过电压。
在汽车电器系统中，电池负载和发电机并联，蓄电池相当于一个低阻抗大电容的瞬变电压抑制器，当断开负载时所产生的瞬变能量被蓄电池所吸取，同时蓄电池容量越大，吸取瞬变能量的作用也越大。
因此，在接有蓄电池的情形下，抛负载时对外界可不能产生过高的瞬时电压，然而，如发电机以高转速大负荷运行时，假设与亏电的蓄电池联结线断开，因交流电机绕组有一定的电感，发电机负载发生突变时，电流变化率专门大，同时加上发电机在高速时突然失去负载，去磁效应和内压降的减少，都导致产生专门高的瞬变过电压。
据测试，最坏情形可显现上升沿19μs，正峰电压为125V宽度为100ms的脉冲电压。
汽车电路中典型瞬变电压一览表
（2〕、反向瞬变过电压。
在汽车电器中，还有许多其它的感性元件，如点火线圈，电喇叭，雨刮电机等，它们被操纵电器切断电源时，其两端将产生感应电动势，其方向和电源电压相反，称为反向瞬变电压。
在比较坏的情形下，点火线圈的反向峰值电压可达80V。
发电机的激磁绕组也是一个大的电感元件，由于故障或点火开关怀断激磁绕组电路时，其两端也会产生反向瞬变过电压，据测试其峰值电压可达126V，脉冲电压宽度约为200ms。
这些瞬变电压对汽车电子装置和元件会造成破坏，当干扰信号波长与汽车中各模块的联线长度相似时，可能产生谐振效应，因此必须采取预防措施。
过去，一些新开发的汽车电子装置常常对此注意不够，造成原理线路完全正常，但在有用中却不知因此地失效。
〔三〕无线电干扰
无线电干扰来自车内和车外两个方面，有些相互干扰的问题是难以估量的，防电磁干扰和电磁兼容已是汽车电子必须考虑的问题。
（1）、车内干扰源。
汽车内有许多无线电发射源，如火花塞，直流电机的电刷和开关继电器触点之间的火花放电。
火花放电中的高频电磁波传输距离较远，形成对外界的干扰。
（2）、车外干扰源。
车外使用的收发无线电设备，雷达，广播电台等发射的电磁波，会干扰汽车内的外表和电子装置，导致失效和事故。
为了增强汽车电子装置的抗干扰能力，除应设法减少车内干扰源〔如采纳点火阻尼线〕外，应采纳抗干扰能力强的芯片，设置干扰抑制器并向所有模块提供稳压电源，加强屏蔽等措施。
五、其它环境条件的阻碍
汽车内的每一个汽车电子部件除了要考虑电的和机械的疲劳损坏缘故外，还要顾及因受气候、地域环境相关因素引起的其它损害，假如不能克服就必定在耐久性和性能上达不到使用要求。
（1〕、浸水，结冰。
汽车在雨天和通过水洼地时，会被水浸湿。
冬天会遭冰冻。
如汽车电子防抱制动装置的传感器装在车轮内，涉水时就会遭浸湿，务必采取防湿和耐湿的措施。
（2〕、盐和酸的腐蚀。
汽车在海岸和海岛地区，受潮湿海风的腐蚀，装置器件要受到盐和酸的腐蚀，造成绝缘性能变差，焊点松脱，锈蚀等损坏。
因此，汽车电子装置要求做耐腐蚀性试验。
（3〕、灰尘、沙的阻碍：
汽车在行驶中会激起灰尘和沙土飞扬，如装置密封不行，灰砂会被吸附到器件装置内引起漏电和其它接触不良等故障。
（4〕、油和其它化学物质的阻碍。
装置的电子元器件的质量和性能不能因受汽车内的汽油、机油、润滑脂、制动液、防冻液及其挥发物的腐蚀而变坏。
（5〕、海拔高度的阻碍。
汽车所处海拔高度，会阻碍一些传感器的精度和读数，因此要求装置的性能能自动修正并达到使用要求。
总之，汽车在行驶过程中，会遇到各种各样的环境条件〔如下图〕，汽车电子装置必须经受住这些考查。
六、成本操纵
在完全竞争的市场，价格是由市场的竞争关系所确定的。
因此，为确保利润，成本操纵是专门重要的。
降低成本的方法可分为以下两种。
①降低设计成本，即考虑减少零部件数量、减小零部件的质量、提高通用化程度、采纳不必高精度
加工和易于加工的设计。
采纳同一平台的变型设计，可降低开发费30％以上。
②降低制造加工费，即扩大产量、减少设备投资、提高劳动生产率。
七、质量目标
质量对车辆的一些要紧性能有直截了当的阻碍，也是部件结构设计的重要前提条件之一。
因此，轻量化始终是产品开发追求的目标之一。
在概念设计时，要认真考虑是否有过剩的性能、余外的尺寸，能否减少零部件数和采纳轻质材料等。
因此，有关负责人要与结构设计师、工艺师、采购工程师认真协商，制定比较精确的质量目标和轻量化的具体措施。
第三节开发设计流程及内容
汽车从构思到投放市场需要一个较长的时刻过程．进展汽车工业需要有战略的眼光和思想。
每个汽车企业都要有自己的进展战略，企业的进展规划确实是其一定时期内进展战略的文字载体。
在企业的进展规划中，商品规划是核心内容。
企业的一切经营活动差不多上以向市场提供适销对路的商品为目标，通过实现商品的销售而实现企业的利益和社会的效益。
任何商品都有一定的寿命周期，因此，企业要不断改进产品和开发新产品，以满足市场的要求，从而保证企业的生存和更大的进展。
商品规划确实是基于上述认识，使社会环境、市场要求和企业实际条件相和谐，保证企业不断推出适销对路商品的一项打算和治理工作。
依照时刻区段和任务的不同，商品规划可分为两类。
一是在一定时期内〔如5年、10年〕涉及企业所有商品系列的整个商品规划，即商品进展规划。
二是按每一个商品制定方案的单个商品规划，它包括作为商品开发第一步，给商品下个大致定义的商品打算，以及在商品打算基础上进行的概念设计。
商品打算包括确定商品市场目标、性能目标、成本目标及投产目标等；
概念设计的任务要紧是，提出产品应具有的差不多结构、差不多尺寸，应达到的性能和质量目标等。
车辆总布置的任务是，把概念设计确定的差不多结构和部件进行空间布置，使其达到最正确组合，以保证实现概念设计中确定的目标。
为了保证实现商品打算的目标，保证及时完成商品开发的任务，使商品按时投放市场，还需要编制产品开发打算、生产预备打算和销售打算。
而作为电器系统具体项目的设计人员应熟悉的工作流程：
一、电路原理图
是用简明的图形符号，按电路原理将每个系统由上到下合理地连接起来，再将每个系统排列而成。
电路原理图有整车电路原理图和局部电路原理图之分，可依照实际需要进行绘制或展现。
1．整车电路原理图〔图1-1〕
（1）全车电路有完整的概念，它既是一幅完整的全车电路图，又是一幅互相联系的局部电路图，重点、难点突出，繁简适当。
（2）在此图上建立起电位高、低的概念，其正极〝+〞电位最高，用最上面的那条线表示；负极〝-〞接地〔俗称搭铁〕，电位最低，用最下面一条线表示。
电流的方向差不多差不多上由上而下，路径是：
电源正极"+"→操纵开关→用电设备→搭铁→电源负极
（3）尽量减少导线的曲折与交叉，布局合理，图面简洁、清晰，图形符号考虑到元器件的外形与内部结构，便于读图、分析。
（4）各局部电路〔或称子系统〕相互关系清晰，发电机与蓄电池间、各个子系统间的连接点尽量保持原位，熔断器、开关及外表等的接法差不多上与原理图吻合。
这种画法对电路作了高度简化，图面清晰，电路简单明了，通俗易明白，对分析、排除故障十分有利。
但图形符号不太规范，不利于与国际标准统一，因而也不利于交流。
近10年来，国内外汽车电路变化专门快，为满足国产汽车设计、使用、修理及教学、科研提出的对电路图表达方式统一的要求，有关方面终于取得共识：
以德国博世〔BOSCH）公司提出的，经多年使用并修改定稿的«汽车电路图与图形符号»〔Automotivesymbolsandcircuitdiagrams1987〕为基础，结合我国标准和国际标准及汽车电器行业的情形，对汽车电路原理图的画法制定了较为详细的规范〔电路图中的图形符号见以下图〕。
限定符号：
导线、端子和导线的连接符号：
触点与开关符号:
电器元件符号：
传感器符号：
外表符号：
电器设备符号：
部分指示灯和警告灯标记：
汽车外表和转向柱上通常装有许多开关、警报灯和指示灯〔也称警示灯〕，并用各种图形标志刻印在其表面〔有些进口车还用英文字母表示〕，这些图形标志通用，大都形象、简明，一看便知其功用。
警报灯、指示灯在其所指示部位工作正常时是不亮的，不正常时才亮。
警报灯〔如制动气压过低、充电系统不充电、发动机过热、机油压力过低警报等〕多用红色，以示情形紧急，应及时检修。
有些工作状况〔阻风门关闭、空气滤清器堵塞、驻车制动器拉紧〕指示灯采纳橘黄色；还有一些属于正常工作状态指示灯〔如转向灯、前照灯〕采纳蓝色。
指示灯、警报灯在正常状态下不点亮，因此灯泡损坏会造成错觉，为此，在点火开关接通而不起动的状态下，可检查大多数指示灯泡〔如充电指示灯、机油压力警报灯〕的好坏，有些要用专门的检验开关并加接隔离二极管来检查。
图1-1汽车电路原理图图例
二、电线束图
是将有关电器的导线汇合在一起组成线束，说明线束与各用电器的连接部位、接线柱的标记、线头、插接器〔连接器〕的形状及位置等的电路图，如图1-2所示。
它是人们在汽车内能够实际接触到的汽车电路图。
这种图一样不去详细描画线束内部的导线走向，只将露在线束别处的线头与插接器做详细标号或用字母表记。
它突出装配记号，专门便于安装、配线、检测与修理。
假如再将此图各线端用序号、颜色准确的标注出来，并与电路原理图和布线图结合使用，那么会收到更好的成效。
但不管哪一种汽车电路图，差不多上由电源〔蓄电池和发电机〕、用电设备、外表、开关、保险装置〔熔断器、易熔线等〕及导线组成。
图1-2电线束图图例
第四节设计本卷须知
一、电线束
汽车电线束的功能与作用
电线束是汽车的神经系统，通过合理地设计布置，连接电源，以及各种操纵器、用电器、显示器、爱护器和报警器等电气设备与装置，使之实现其功能。
假如电线束的某一回路或某一处显现差错或故障，将导致汽车的相应部位功能失灵，甚至造成严峻后果。
因此，电线束是汽车的关键系统之一。
电线束分类
（l）、按搭铁方式分
a．单线式，从电源到电器的配线采纳绝缘电线，以金属车架或车身作为公共搭铁线。
因大汽车线束较长，分布位置较多，为节约导线束用量及简化线束，现国内外汽车一样采纳单线式。
b．双线式，不以车架或车身作公共搭铁线，而是单独设置共用回路电线。
该线束虽结构复杂、成本较高，但工作可靠性高。
（2）、大中型汽车按电线束功能分
a．起动电路、充电电路及接地电路，从蓄电池到起动机、蓄电池到发电机、蓄电池到搭铁的大电流配线
b．一样低压电路，有照明、信号、操纵、报警、充电、刮水器等各种用电装置的低压电路的配线。
c．ASR〔ABS〕电路，用于操纵制动防抱死及驱动防打滑系统的配线。
d．空调电路，用于独立空调或非独立空调系统的配线。
e．ECAS电路，用于汽车升降系统操纵的配线。
f．电喷系统电路，用于发动机电子操纵燃油喷射系统的配线。
g．加热器电路，用于暖风系统操纵的配线。
h．缓速器电路，用于电涡流〔或液力〕缓速器附助制动系统的配线。
I．集中润滑电路，用于全车集中自动润滑系统的配线。
（3）、大中型汽车按电线束安装位置分
a．前围线束，指前围内部各用电设备的配线。
b．外表线束，指外表台内部各用电设备的配线及与前围线束、顶棚线束、底盘线束的连接操纵。
c．顶棚线束，指顶棚内部各用电设备的配线。
d．阅读灯线束，指风道内部各用电设备的配线。
e．底盘线束，指底盘部分各用电设备的的配线及与尾灯线束的连接操纵。
f．尾灯线束，指后围内部各用电设备的配线。
二、低压电线束设计原那么
l〕、电流、电压降与电线的关系
（1）、电流与电压降承诺值，汽车用低压电线在不同温度下的电流和电压降的承诺值见表：
（2）、电流热效应关于组装成电线束的绝缘电线，应考虑电流热效应和散热因素，其承诺电流与温度，散热阻力有如下关系。
（3）、极限过电流
图中表示在23℃下通过电流时AV电线的绝缘体初始烟化时刻与电流的关系。
在实际应用中，电线初始烟化时刻与电流关系还受其它因素阻碍，如电线表面上的负荷、表面接触锐利的金属及尖硬物体等。
在初始烟化之前，绝缘体产生热变形的电线便不能使用，在设计时应充分考虑上述事项。
在接近初始烟化或产生热变形状态时，应依照具体使用条件，并通过试验确定所用电线规格。
（4）、电压降
设计时，应采纳电线的导体电阻值、插接器接触电阻值、端子与电线连接的接触电阻值之和乘以流过的电流值，运算电压降。
通过选择电线、插接器的规格，将电路调整到承诺的电压降之内。
QC/T418-1999中给出了插接器的接触电压降，QC/T29106中规定了端子与电线连接的电压降。
（5）、抗电磁波干扰
连接微电脑操纵系统的线路和音像装置的信号线应采纳抗电磁波干扰措施〔屏蔽成效良好的音像装置的信号线也可不考虑抗干扰〕。
抗电磁波干扰一样采纳两种方式。
抗传递性干扰，采纳阻尼方式，抗辐射性干扰采纳屏蔽方式。
采纳屏蔽方式时，屏蔽层两端均应搭铁，且搭铁点选在车身上较为可靠。
2〕、电路过载爱护
为了防止因过电流、短路引起电线束及电气设备烧损，还应选择适当的熔断丝作为电路和电气设备的短路或过载爱护之用。
汽车用熔断丝要紧有管式、片式、平板式和金属丝式四种型式。
管式与片式熔断丝的额定电流为2A、3A、5A、7.5A、10A、15A、20A、25A和30A；金属丝熔
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