汽车电气设计的重点及优化

刘鹏凯 刘海亮

摘 要：交通工具电气系统设计领域正在重复多年前集成电路和印刷电路板（PCB）设计领域的历史。这些领域在技术上的复杂性开始超過设计工程师们能够独立理解的范围。有太多的变量需要兼顾，也有太多规则需要执行。电气系统的日益复杂性常被视为现如今交通工具设计师们面临的第一大挑战。

关键词：汽车；电气；设计；重点；优化

1 汽车电气设计的重点

在我们的工作中，汽车电气设计工作是整个汽车生产过程中非常重要的内容，在汽车电气设计工作中我们要不断的总结和创新，从而开发和研究出更优化的设计方式和程序，通过实际设计中的细节完善和设计阶段节点的有效控制来保障质控流程的输出，在整个电气设计的工作中包括了工程文件的优化、标准化、规范化、系统化等方面，除此之外，对于汽车设计工作而言，让汽车设计走向成熟和优化才是最终的要求，在汽车设计的最初研发和设计阶段就要进行严格的控制，必须根据相关规范进行，只有设计系统的保障才是未来汽车设计发展的重要方向，在整车设计工作中，电气设计系统属于一项独立的课题，并且在汽车不断的发展过程中，电气系统设计的重要性越来越凸显，在汽车电气系统设计工作中通常包括：标杆车逆向；电气系统原理图设计；电气系统电能平衡计算；电器件布置和三维线束布线设计；电线柬设计。除了基本的功能保障之外，在电气设计工作中，由于各项相关汽车法规的规定和客户的不同需求，还需要汽车设计人员对汽车电气进行不断的优化和执行，这些不同的需求是整个系统开发和制造的重要引导，在未来的发展过程中，汽车设计不仅仅面临的是客户的需求还要在可靠性、质量以及复杂性问题上不断的改进优化。

2 汽车电气设计的优化

当代汽车电气设计的时代特点，主要体现在两个方面：首先是系统的人性化、智能化设计，处处以人为本。其次是整车的高度安全性、舒适性、经济性和环保特性。

2.1 总线技术

当代汽车电气的代表车型，如：奔驰、宝马、丰田等世界顶级车型，在电气性能上，均采用了以计算机为核心的智能控制。不但整车具有良好的动力性能、完善的安全性能，而且驾驶起来轻松自如、悠闲自得，实现了电脑技术和汽车的完美结合。这样的系统通常依赖于CAN总线技术。从整个电气系统平台而言，它具有整合所有独立电气/电子系统的独特作用。整合时可能产生需要设计修改的意外问题。在正向设计过程中，必须对设计车型电器件原理进行汇总整理。根据配置的需要和各电器件设计容萤，进行整车电源合理分配以及熔断片、继电器容量的确定。

2.2 设计过程

在汽车的设计过程中，一款汽车的设计数显要进行顶层的可视化工作，通过可视化的处理来进行需求的分析和生成，通过不同的需求来进行功能的分解，有了功能目标之后的下一步就是进行逻辑设计，通过逻辑设计之后要进行物理设计，接下来就是组件设计的详细内容，将整个设计进行优化和重排，对整个部件的安排以及电路板、电子控制单元等进行整合，从而实现最终产品的设计，随着汽车技术和设计的不断发展，设计工作的复杂性也在与日俱增，科技化的发展实现了设计管理和变更的高度自动化，从而实现了复杂问题解决的简单化，在设计过程中可以采用软件的设计方式来进行追踪、连续性、归档和全面自动化，通过整个设计过程和生命周期的模型涵盖来保障系统设计的优化，在设计过程中要严格按照相关国标和汽标规定进行，产品设计要注重人性化和系列化，在设计中考虑到工作条件以及客户需求等多个方面，最终得到优化的设计结果。

2.3 电气系统电能平衡计算

在电气系统过程中，电气系统电能平衡是一个不可忽视的内容，通常所谓的电气系统电能平衡指的是发电机功率匹配以及蓄电池电容量和起动机的计算和确定，这三个内容受到多个方面的影响，所以在具体的计算过程中，虽然已经有明确的计算方式，但是仍存在估算值，所以在设计过程中，电气系统的电能平衡计算可以通过更为简便的方式进行，通过电气系统的分析对整车电气配置参数进行总结，从而根据电压、蓄电池、功率等内容来实现电能平衡的计算工作。

2.4 用电设备工作性质分析

用电设备的不同要求和用电设备的时间要根据当地的特点以及电能的配需情况来进行划分和确定，通常根据用电设备的使用情况分为短时工作、随机使用和连续工作。这种区分方式是一种简单的划分，可以通过这种划分来进行设备的关系分析，连续工作设备顾名思义是持续不间断用电的行驶和设备，在汽车中主要包括行驶系统、点火系统、发动机、组合仪表等，短时工作设备包括各种转向灯、前照灯鼓风机、喇叭、以及刮水器等内容，汽车行驶过程中使用时间不确定的设备为随机使用设备，大致包括电动门窗、制动灯、点烟器、安全气囊、音响系统等，不同的季节和工作状态下电气系统的负荷不尽相同。并且不同的行车习惯以及交通状态等问题都会造成电气系统使用方式的不同，这就造成了不定项的内容，计算起来较为复杂，为了简化这种计算的方式，可以采用用电设备使用频度的权值计算方式，在计算公式中用μ来表示，统称为加权求和。在整个车的设计内容基本确定之后，通过总布置来实现整个车内以及各个电器件的坐标，充分考虑到人机工程、装配以及电器件的使用功能等内容，从而保障客户使用的舒适程度。

2.5 三维线束布线设计

在布线设计工作中，通常需要遵循三维线束布线的原则和要求，在金属件孔以及金属棱角的部分必须进行保护装置，常用的保护方式是弹性护套管的保护，并且车身金属部分开孔设计必须进行橡胶的保护，避免出现金属孔的棱角等问题，由于布线较多，所以在线束布线过程中尽量的沿边进行，必要时要设定专门的走线凹槽，避免让线束承受上部的压力问题，并且由于车体的高速移动，所以必须将线束进行固定，规范要求悬空布线的出现必须小于300mm。除了基本的布线要求之外还要根据不同的汽车特点进行布线设计。

3 结束语

总而言之，在新能源汽车的不断发展中，汽车电气设计越来越重要，汽车的电气设计不断优化是未来新能源汽车发展的一个重要趋势。

参考文献：

[1]伏军锋.汽车电气系统设计[J].汽车电器，2010，01：1-5.

[2]高焕吉.汽车电子电气架构设计与优化[J].汽车电器，2011，06：7-9.

[3]周行卜.汽车电气设计与横断科学[J].汽车技术，1998，12：39-40.