浅析汽车电器系统结构的全分布式设计

宋华

（齐齐哈尔工程学院，黑龙江齐齐哈尔，161005)

0 引言

随着我国汽车行业的快速发展，现代汽车的独立系统都会有几十个，这些电器系统通过电器元件进行连接组成，会需要几百个或是数千个电气元件，对于这些电器系统在汽车上的分布和电器系统间相互连接的物理布线，直接的影响着产品最终的质量，因此，一定要采用合理的流程对电器系统进行优化设计，确保其具有可靠性的同时减少设计制造成本。

1 汽车电器系统结构分析

1.1 汽车系统

将车辆按系统进行划分并不轻松，笔者主要是将汽车分为电气系统和机械系统两个部分，虽然这样的划分较为复杂，但是却方便了对汽车各个部分的功能和性能进行检验，并且每个分系统之间的相互联系不可忽视是非常重要的。不管对车辆的系统按什么方式进行划分，其着手点都是它的输入和输出，这是将汽车系统进行划分需要进行考虑的角度，系统的控制部分为电子控制单元，然后开始摸索它的输入和输出，这是一种比较常用的方法。

1.2 开环系统

该系统通过输入指定的条件，进而输出相应的结果，对于汽车的前大灯系统便是一个开环系统，将车灯开关的信号作为系统的输入，则车灯的亮灭信号为输出的结果，如果进行更加细致的划分，可以将汽车电池的电源作为一个输入，以及车灯的开关，为此汽车的此项功能就决定了该系统是一个开环系统，并且没有任何的反馈要求。

1.3 闭环系统

闭合系统和开环系统不同，它有一个反馈的环路，也就是说当它的输出没有达到预期要求，便可以进行自我调整，例如汽车上的自动温度调控系统，通过加热器的输出来控制车内的温度，而控制电加热器处于开关状态则是从乘客舱内获取的温度信息决定的，通过传感器获取的信号进行控制，此时温度便作为反馈回路的输出和输入。

2 全分布式智能电器系统

对于汽车线束、电器监控、电器协调控制等经常会出现一些问题，为了能够从系统的层面更好的处理这些问题，利用全分布式智能电器系统对总体构架进行研究与设计。对于该系统的网络化主要有两个方面，一个是信息的网络传输，另一个是电源的网络传输。信息的网络传输需要考虑两点，分别是网络结构和网络协议，对于网络协议的设计又需要考虑三点分别是信息的组织、网络之间的信息转发和网络的可调性问题；电源的网络传输只需要考虑一点就是各系统对电源的不同需求。

按照传统的汽车电子系统分类，分为充电系统、启动系统、空调系统、舒适性系统、照明系统、点火系统、辅助电器、仪表系统等几大类，按照这种分类方法，对汽车功能和性能的设计都是比较有意义的分类方法，但是对于系统的集成便会更加的复杂，因此，笔者在传统分类方法的基础上，设计了另一种分类方法，将汽车的电器分为了两类，一类是骨干电器，另一类是局域电器，影响汽车电器系统工作状态不可缺少的为电器骨干电器，除此之外的电器则为局域电器。

3 全分布式系统的设计

3.1 常通功率电供电线路智能化的设计

对该电线路进行电流监测，要先选择合适的电流测量方案，通常有直接式电流测量和非直接式电流测量两种方案。直接式电流测量的方法比较简单，并且成本也比较低，该方法主要是在电路中串联检测电阻，主要对电路中的电压进行检测达到测量的目的，这种测量方案更适合测量小电流，但是需要注意的是常通电线路不可以处于断开的状态，因此，直接式电流测量并不适合该电路电流的测量。对于非直接式电流测量方法主要是利用霍尔传感器来达到测量的目的，霍尔效应能够进行磁场与电场之间的转换，这样测量电路就不会影响被测电路，并且这种测量方法适合较大范围的测量，因此更适合应用于车用电流传感器中，霍尔电流传感器按照线路的负载情况进行选择，所以，可以通过对霍尔电流传感器进行控制来实现车用电流传感器的智能化。

3.2 车用智能电流传感器控制模块的设计

对于该电流传感器控制模块主要3个电路模块（P、L、 V）以及2个接口（Z、Z），P和L两个模块与车用智能继电器中描述的一致，P模块主要是对5v的电压进行转换的模块，L模块是为了局域网进行通讯和计算。从Z处获取的信号为LIN、e和e，该接线口为局域网线束接线口。Z则为车用电器的接口，连接霍尔传感器，其工作电源主要是通过e和e提供的，并且接收传感器的传感信号。对于V模块的硬件结构结合L模块的计算能够对常通电供电线路的电流进行检测，也能够实现电流状态的转换以及发送。

3.3 发电机励磁供电设计

试验客车上安装励磁专用开关，然后其连接发电机的励磁线圈和中心点电压信号，还要连接骨干网线束。中央调节器能够将励磁专用维电器与其他电器的连接关系以及方向柱开关的档位信号进行协调，转换成适应发电机励磁器控制的指令，然后励磁智能开关开始执行操作，获取励磁线圈过流电流状态以及发电机发电的状态，将这两种状态发出，组合仪表会将发出的信号进行接收，通过发电机的信号指示灯给予状态显示，这种状态显示会被中央微机接收传递给用户，用户那里便会显示励磁线圈的过流状态。

要对发电机励磁智能化功能进行检验，要检验励磁供电的控制功能，对方向柱上的钥匙档位进行切换，当档位从ACC被切换为ON的时候，此时励磁线圈的电压如果是24V时，则证明励磁圈已被供电。当档位从ON档被切换到ACC档，此时励磁线圈的电压处于浮空的状态时，则表明已经断电；验证励磁线圈的过流保护功能，将钥匙档位处于ON档，用一个导线接触励磁线圈的供电端和地信号，此时供电会瞬间被断开，报警信号会通过中央微机发出，车辆经过下电再上电的过程后恢复正常，便得到了相应的验证；

4 结束语

该全分布式结构主要是利用数字信号网络和电源网络对车辆电器进行智能控制，也能够提供稳定的电源，无论是弱电电源还是强电电源都能够提供，并且电器的接口更加标准化，这种接口能够使汽车不变线束，能够节约成本，布线设计也较为简单线束也能被简化，整个系统通过中央协调器进行协调控制，实现了独立电器的智能化控制。

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