汽车电路的特殊电气回路探析

李鸿征 王良斌

(焦作大学机电工程学院，河南 焦作 454003)

汽车电路的特殊电气回路探析

李鸿征 王良斌

(焦作大学机电工程学院，河南 焦作 454003)

概述汽车电控系统的电气回路。结合具体车型的控制电路，分析产生寄生回路的原因。解析伴生回路的电气原理并对其进行了梳理和归纳。

电控系统;电气回路;寄生回路;伴生回路;诱发

1 引言

为确保各用电元件互不影响而各司其职，汽车电路中各用电元件的主回路通常采用并联回路，即每一条主回路中只能有1个用电元件。就像任何事物都有特殊情况一样，汽车电路除了主流的并联回路外，还有特殊的串联回路。汽车电路的电气回路按其功能可分为主回路和控制回路两大类。用电元件和控制元件所在的电气回路分别称为主回路和控制回路。针对同一个用电元件控制，其主回路和控制回路合二为一的单控制回路的控制模式已经不能满足现代汽车电控系统的要求，更为复杂的具有逻辑控制功能的多控制回路的控制模式便应运而生，即主回路中的用电元件常常受控于多个控制元件，多个控制元件又形成多个控制回路。多个控制回路环环相扣，形成一个较为复杂的电气网络控制系统。多个控制回路控制同一个用电元件，可以融合足够多的输入变量，实现功能多样的逻辑组合多变量控制，使用电元件的工作范围扩大了，功能更完备了，控制过程更精细了，从而在汽车运行全工况范围内实现了更为精细的控制。当然，这也会由此而诱发出很多更为复杂的故障。

汽车电控系统正常运行时，信号电流在各自的工作回路中严格按照电路设计要求协调地工作。但是，在实际运行中，若某用电元件的工作回路(包括主回路和控制回路)发生故障时，例如搭铁连接松动或断开、熔断器熔断等，则此工作回路的一部分与其他用电元件的工作回路的一部分就会有条件地形成一条非正常的电气回路。一旦条件具备，相关信号(电流)就会自此工作回路串入彼工作回路，从而形成2个或2个以上用电元件相串接的串联回路，此类串联回路称为寄生回路。

同时我们还注意到，有的时候，一个用电元件与另一个用电元件相串接形成串联回路而工作，后者伴随前者完成其电气功能;另一些时候，2个或2个以上用电元件相串接形成串联回路而互为伴随完成各自的电气功能。因此把此类串联回路称之为伴生回路。显然，寄生回路属故障回路，伴生回路为正常工作回路。

2.典型寄生回路实例

2.1 搭铁不良而诱发的寄生回路

图1为桑塔纳2000GLS型轿车前照灯控制电路。左、右前照灯均为双丝灯，灯泡内装有远近光灯丝且共用一个搭铁线。如果前照灯搭铁线连接不良或断开，前照灯工作时就会形成寄生回路。图1中:1—点火开关，2—灯光总开关，3—变光开关，4—超车灯开关，5—左前照灯，6—右前照灯，7—远光指示灯，S9、S10—近光灯熔断器，S22、S29—远光灯熔断器

图1 桑塔纳2000GLS型轿车前照灯控制电路

假设左前照灯5的搭铁不良(搭铁不实或断开)，变光开关3此时置于远光位置，其寄生回路为:电源“+”→点火开关→灯光总开关→变光开关的远光触点→S22→左前照灯远光灯丝→左前照灯近光灯丝→S10→S9→右前照灯近光灯丝→搭铁→电源“–”。

显然，该寄生回路中串入2个近光灯丝和1个远光灯丝(左远光灯丝)共3个用电元件。左前照灯远光灯丝因电流小而不能正常被点亮，而左右2个近光灯丝不该亮而微亮，严重影响使用。我们日常看到汽车行驶中尾灯莫名其妙地微亮，就是因为行驶中实施某灯控制操作(例如:制动)时，因搭铁不良而产生寄生回路，不仅使被控制灯(制动灯)不能被正常点亮，并且串入寄生回路中的非控制灯丝微亮可见。在维修中，当闭合某灯开关时，被控制灯不能正常点亮，而其他非控制灯莫名其妙地微亮可见，通常属于此类寄生回路故障。

2.2 熔断器熔断诱发的寄生回路

图2为大宇王子乘用车部分灯光控制电路。正常情况下，任意一个(或几个)车门没有关到位或被打开时，对应的车门控制开关闭合，对应的车门灯被点亮，以示警示。与此同时，继电器集中控制单元6的24#端子被对应导通的二极管箝位于0V，12#端子的电位同时也为0V(12#和24#端子电位同步同值变化由继电器集中控制单元电路控制)，用于驾驶室内照明的驾驶室顶灯7因此被点亮;车门全关闭到位(车门控制开关全断开)后，24#端子零电位消失，12#端子电位由0V渐升至12V，实现驾驶室顶灯7的延时(10S)熄灭功能(完成驾驶室内延时照明功能)，同时24#端子电位也升至12V。

车门灯(包括驾驶室顶灯)控制系统和车灯控制系统之间，会因熔断器F1的熔断并且车灯开关置于Ⅰ或Ⅱ档而诱发寄生回路。F1熔断后，车灯开关和车门灯均失去电源的同时，又为寄生回路提供了电气通道。

F1熔断且各车门全关闭到位，而车灯开关置于Ⅰ档时的寄生回路为:

图2 中，1—车灯开关，2、3、4、5—各车门灯，6—继电器集中控制单元，7—驾驶室顶灯，8、9、10、11—各车门控制开关，12—大灯继电器，13—小灯继电器

因小灯继电器13所需的吸合电流较小，寄生回路的电流足以使其吸合。可见，即使在 F1熔断后，只要是各车门关到位、门控制开关断开的条件下，小灯受车灯开关的控制而“正常”被点亮和熄灭。但是，在上述情形中，只要有任意一个(或几个)车门没有关到位或被打开，该车门的控制开关闭合，则24#端子的电位被相对应的二极管箝位于0V，以上寄生回路便不复存在，小灯会因某车门的打开或没有关到位而熄灭。产生这种故障的根源在于车灯开关和车门灯这2条支路采用同一个熔断器保护，可以将车灯开关支路另设熔断器保护，再取自于30电源线即可减少此故障的发生。

图2 大宇王子乘用车部分灯光控制电路

3.典型伴生回路实例

伴生回路按其工作特性可分为互为伴生回路和为他伴生回路。

3.1 互为伴生回路

图3为红旗CA7220轿车充电系统电路。其中充电指示灯和交流发电机的励磁绕组相串联，完成蓄电池的充电指示和交流发电机的预励磁。充电指示灯和励磁绕组互为伴生，回路中的电流既是充电指示灯的工作电流又是励磁绕组的预励磁电流，两者同时完成各自的电气功能。该互为伴生回路为:

蓄电池“+”→SW→充电指示灯→D+→交流发电机励磁绕组→F→功率三极管T的 c、e极→搭铁 E→蓄电池“－”。

图3 红旗CA7220轿车充电系统

3.2 为他伴生回路

图4为起动机的控制电路，其中电磁开关的吸引线圈与起动机的励磁绕组和电枢绕组共3个用电元件相串联，完成吸引线圈的电气功能。起动机的励磁绕组和电枢绕组为吸引线圈完成电气功能提供了电气通道，而其本身并没有电气功能的诉求，仅为“他人做嫁衣”。该为他伴生回路为:蓄电池“+”→起动继电器常开触点→电磁开关的吸引线圈→起动机励磁绕组→起动机电枢绕组→搭铁→蓄电池“－”。图4中:1－起动继电器，2－起动机电磁开关，3－起动机，4－蓄电池

图4 起动机控制电路

图5 奥迪1002.2E冷启动喷油器控制电路

图5为奥迪1002.2E冷启动喷油器控制电路。该冷启动喷油器不仅可以冷起动加浓，还具有冷车加速辅助加浓功能。低温起动时，因发动机温度低，热时控开关5的双金属片触点闭合，冷启动喷油器6完成冷起动加浓功能的电气回路为:电蓄电池“+”→电磁开关2的主触点A→电磁开关2的辅助触点B→6→5的双金属片触点→搭铁→蓄电池“－”。图5中，1－蓄电池，2－起动机，3－热敏气动压力开关，4－节气门开关加速触点，5－热时控开关，6－冷启动喷油器，7－点火开关ST触点，8－起动继电器

节气门开关加速触点4在节气门打开到一定开度时而闭合。热敏气动压力开关3瞬间闭合的条件是:气温小于10℃且加速时进气管真空度突变。当气温小于10℃且冷车起步后马上加速时，冷喷油器瞬间喷油加浓(冷喷油器冷车加速辅助加浓)的电气回路为:蓄电池“+”→4→ 3→6→5的双金属片触点→搭铁→蓄电池“－”。

但是在实际运用中，因冷起动时间过长(例如多次起动)导致热时控开关双金属片电热丝累积加热时间过长或发动机温度相对较高(通常在－20℃下，热时控开关双金属片触点最长闭合时间为7.5S，随着发动机温度上升，闭合时间将逐渐减小;当发动机温度达35℃时，双金属片触点就不再闭合而处于常开状态)时，热时控开关双金属片触点在冷起动过程中就已经断开，起步加速时而仍处于断开状态。在此工况下，冷喷油器就靠伴生回路实现冷车加速辅助加浓功能。其伴生回路为:

上述3条支路并联后与冷起动喷油器线圈相串联，为完成冷起动喷油器的电气功能提供了良好的电气通道，从而实现冷车加速辅助加浓功能。3条并联支路上的各用电元件仅提供电气通道，并无电气功能诉求。

4.结束语

就寄生回路而言，电流似水流，主渠不通，旁流就必然发生;搭铁不良和熔断器熔断是产生寄生回路的主要原因。进一步的理解和概括为:此电位丢失，彼电流“乘虚而入”。随着汽车电控系统功能的增加，其复杂程度也在增大。在实际运用中，有些寄生回路可能是设计者也始料未及的，其产生的后果更是无法预知的。例如，前述的大宇车，若夜间行驶，车门偶开(司乘人员怀疑车门未关好而重新关门的现象很常见)，灯光突然全无，其后果是可想而知了。由此，汽车制造厂商建立产品使用反馈系统，密切关注产品的运行情况，使产品处于动态的修改完善之中，是一项极为重要的工作。

伴生回路的工作时间总是短暂的。起动机电磁开关吸引线圈瞬间工作，交流发电机预励磁和充电指示灯的电气功能也是在很短的时间内完成。

为他伴生回路中担负电气功能的用电元件通常为小功率元件，提供电气通道的用电元件必须为较大功率元件，两者功率差别愈大效果愈好。

［1］吴基安，吴洋.新编国产汽车电路图册［M］.北京:金盾出版社，2002.

［2］王遂双.汽车电子控制系统的原理与检修［M］.北京:北京理工大学出版社，2000.

［3］刘兆贤.大宇王子乘用车灯光特殊故障的排除与分析［J］.汽车维护与修理，2002，(8):23－24.

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［5］曲金玉，中国机械工业教育协会.汽车电器与电子设备［M］.北京:机械工业出版社，2001.

(责任编辑 陈永康)

U463.23+4.7

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1008－7257(2012)03－0084－03

2012－04－16

李鸿征(1963－)，男，河南博爱人，焦作大学机电工程学院副教授，工程硕士，教研室主任，主要从事应用电子技术和自动控制的教学与研究;王良斌(1959－)，男，河南修武人，焦作大学机电工程学院高级工程师，主要从事汽车电器与电子控制技术的教学与研究。