全分布式设计在汽车电器系统结构中的应用

肖飞 嵇境凯 孟祥刚 吴玲艳

【摘  要】我国汽车行业最近几年随着我国整体经济建设的快速发展而发展迅速，为我国人民的出行带来很大改善。在当前汽车电器系统结构中，采用全分布式设计方法，可以使汽车电器系统具有较好的功能及较强的稳定性。分布式设计通过将骨干网与局域网结合为一体，共同构建成为数字信息网络，电器系统主要由电源网络来提供电能供应，并依托于数字信号网络来完成电器系统信息的共享和指令传输，实施分离供电，以此来保证汽车电器系统结构更具合理性，确保了汽车运行过程中更具经济性。

【关键词】全分布式设计;汽车电器系统结构;应用

引言

我国经济建设的快速发展推动我国各行业发展迅速，其中汽车行业的发展尤为显著。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全分布式汽车电器系统结构

在汽车全分布式系统结构中，电器系统中的电器主要以智能电器为主，并将整体电器系统分为数字信号网络和供电网络，这其中数字信号网络主要用于控制，供电网络主要作用是提供电量。具体由骨干网络和大量局域网络共同组成了数字信号网络结构，并呈现出明显的层次性，通过设置数字化接口，有效的实现了智能电器与骨干网络和局域网络的连接。由于数字通信网络主要以为骨干网络，因此其自身具有较强的特殊性，其有效的运用了高速CAN总线技术，为数据信息的传输的准确性提供了重要的保障。局域网络能够减轻整车范围内的网络负担，其根据空间位置因素来合理对车内电器进行划分，以此来保证电器电量的科学和可靠供应。由于全分布式系统结构能够实现对电器系统进行特定控制和诊断，其操控功能十分突出。而且能够根据汽车内部设备的改造来对电量进行合理控制，扩展性较强，有效的降低了线束制作难度，使其更易于维护。另外，在汽车电器结构中应用全布分布式设计，其通过在电源网络中设立多种独立的绿色电源，其为汽车电器系统进行供电，可以有效的降低电能消耗，保证汽车正常的运行。而且实现了对蓄电池运行情况的有效监测，一旦蓄电池电量过低，监测系统能够自动发出警报，当蓄电池电量过高时，系统还会自动将蓄电池内部电量进行降低，确保汽车安全、稳定的运行。

2全分布式设计在汽车电器系统结构中的具体应用

2.1分布式数字信息网络

整车电器分为骨干和局域电器两部分，能有效降低网络系统的复杂度，并且有利于减轻网络负载，这两部分会被分配到对应的网络系统，即骨干网和局域网，数字信号网络是由骨干网和大量局域网共同组成的，将整车电器分为不同部分的标准如下，第一，能及时进行信息交换，具有较强的时效性，第二，能满足大量信息的交换，第三，对原车电气系统的安全性要求较高，局域电器会根据实际需求结合成局域网络，组成局域网络时需要考虑电器空间位置，功能要求以及线路约束等，在组成局域网时需要注重以下几点要求，第一，组合局域网使用的技术需要对网络节点有一定的限制作用，第二，在进行局域网组合时，要考虑资金投入问题，明确判断网路节点的增加与网络的建设所需要的费用，第三，随着整车电器系统的升级改造，局域网组合的扩展性问题。

2.2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.

2.3汽车电器系统结构的协调控制

汽车电器系统结构中的协调器，其通过针对网络信息数字信号的运行情况来发出正确的控制命令，因此在实际运行过程中，要求工作人员要运作合理的控制方法，使汽车电器系统之间保持正确的逻辑关系。对于控制系统而言，其主要作用是对汽车电器内部系统进行控制，当内部系统出现电压过高或是过低情况时，控制系统能够自动对电压进行调节，保证电器系统安全、稳定的运行。中央协调器在汽车电器系统结构中发挥着重要的作用，因此要保证中央协调器能够保持稳定的运行，这就需要对汽车电器系统中的电流进行有效控制，保证汽车电器系统具有较好的可靠性。

2.4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。

2.5不變线束系统

高档汽车中的接插件和接线端口较多，并且线束电缆较长，因此在进行汽车内部线路施工时，具有较大的复杂性和难度，同时，随着汽车功能的增多，线束制作花费的材料和使用的劳动力将会增多，从而造成汽车制造成本的增加，不利于汽车行业的持续发展，全分布式控制系统的一个重要优势就是简化了汽车的线束制作问题，有利于提高汽车的生产效率，全分布式汽车电器系统中的线束结构分为几类，分别是骨干网线束，局域网线束以及电力线束，不同的线束对应特定的电器，其中骨干网线束以及局域网线束具有相通之处，为了简化安装工作，这两类线束在物理上存相同的部分，分别是支线，干线和延长线。

结语

利用全分布式设计方法来设计汽车电器系统结构，可以保证整车电器系统具有较高的可靠性和较好的可扩展性，保证控制系统的实际效果，全面提高汽车电器系统的整体性能，为汽车安全、可靠的运行奠定良好的基础。随着技术的发展和进步，全分布式设计在汽车电器系统结构应用中也在不断完善，其成效也会越来越显著，这必将为整车电器系统的良好性能打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]田光辉.基于分布式车载网络汽车电器系统的设计[J].四川职业技术学院学报，2015（5）.

[2]胡双炎.汽车电气系统结构设计及常见故障检修分析[J].汽车维修，2015（7）.

[3]赵桂红.分析汽车电器系统结构的全分布式设计[J].报刊荟萃（下），2017（8）.

（作者单位：山东汽车制造有限公司）