专用车电路改装设计

陶华胜 陈欢

介绍了专用车电路改装设计要点，重点从各供电设备作用、导线线径及保险丝选用、电功率匹配计算、电路改制原则等4个方面进行介绍，对专用汽车电路改装有一定的指导作用。

随着国民经济发展加速，各行各业对专用汽车的需求激增。近些年来，专用汽车的发展更为迅猛。对于专业作业类专用车，不仅需要保证专用性能满足其功能要求，也要考虑汽车底盘和上装部分电器改装的科学性和安全性。不科学的设计、不合理的电器改装会影响车辆使用的功能性和耐久性，长久使用更影响其安全性。以下通过对各供电设备作用、导线线径及保险丝选用、电功率匹配计算、电路改制原则等4个方面进行介绍，以规范改装车电路设计。

专用车改装中各电设备作用

1.底盘车蓄电池作用

当发动机点火时，底盘车蓄电池供电开动启动机、点火系统、电子燃油喷射和发动机的其他电器设备;当发动机停止运转时，底盘车蓄电池给汽车电器件供电;当发动机启动后低速运行时，底盘车蓄电池协助提供电流，补充发电机所欠缺的发电量。底盤车蓄电池起到为整车电气系统的供电和电压稳定的作用。

蓄电池供电最大需求出现在启动机工作带动发动机点火时，此时需要几百安培电流，其具体选用时还需考虑温度、发动机排量和发动机性能等的影响。

2.发电机作用

在发动机高速运转时，发动机带动发电机给整车用电设备正常供电，适当时给蓄电池充电，以保证蓄电池处于满电荷状态;在发动机低速运行时，可以允许蓄电池协助发电机给整车用电设备供电;在冬季雪夜和夏季雨夜整车用电量的极限情况下，允许蓄电池向用电设备提供一定大小的放电电流，以满足整车的用电需求。

从保证用电和提高供电系统的经济性考虑，发电机功率的选用应以汽车行驶时正常用电量和蓄电池充电电流的大小为基础。

3.备用蓄电池作用

专用车改装增加各种专用设备后在车辆行驶中仅依靠底盘车发电机供电，或在驻车状态下依靠底盘车蓄 电池供电一般是无法满足供电需求的。在改装设计时可根据用电功率计算增加一块或几块备用蓄电池。

通过电路设计，可实现备用蓄电池给专用设备供电：在车辆行驶过程中有剩余发电电流时给备用蓄电池充电;也可通过充电机用市电给备用蓄电池充电;在必要时还可通过备用蓄电池给底盘车点火。

4.蓄电池隔离器作用

当安装备用蓄电池时，为了防止专用设备用尽备用蓄电池电量后继续使用底盘车蓄电池电量，进而影响底盘车点火行驶，一般需要安装蓄电池隔离器。

当底盘车发电机工作时，蓄电池隔离器可将底盘车蓄电池和备用蓄电池并联起来，利用发电机剩余发电电流给底盘车蓄电池和备用蓄电池充电。一般优先给主蓄电池充电，主蓄电池电量充满后，自动为备用蓄电池充电，不影响用电设备供电。

当底盘车发电机未工作时，蓄电池隔离器会自动把底盘车蓄电池和备用蓄电池隔离开来，备用蓄电池放电时，底盘车蓄电池不放电，防止底盘车蓄电池亏电而无法点火启动。

当底盘车蓄电池损坏或亏电时，启动蓄电池隔离器应急辅助开关，可以用备用蓄电池电量启动启动机。

以上工况蓄电池隔离器通过判断底盘车蓄电池和备用蓄电池间的电压差自动切换，选用时需要考虑启动机启动电流大小和上装用电设备用电电流大小。

5.充电机作用

通过充电机，有市电的情况下，将电压和频率固定不变的交流电变换为直流电，给备用蓄电池和底盘车蓄电充电。

6.逆变器作用

通过逆变器，可实现车内直流电转换为交流电，给车内交流用电设备供电。

7.逆变充电一体机作用

集充电机与逆变器功能于一身的一体化供电设备。

导线线径及保险丝选用原则

1.导线线径选用原则导线线径选取是否合理，不仅关系到线束和整车的安全性，还能有效降低成本。导线的截面积是根据用电设备的工作电流来选择的。根据电器件功率的大小，计算流通导线的电流，长时间工作的电器设备可选择实际载流量60%的导线，短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%-100%的导线。由于导线的允许载流量随着温度的升高而下降，故要根据不同的工作环境和温度高低以及导线的走向、插接件的数量（电压降的大小）适当改变导线的截面积。导线线径规格表可查阅相关资料。

2.保险丝选用原则

保险丝的额定电流要求等于或略大于电路中的最大正常工作电流。正常的工作电流：在25℃条件下运行，保险丝的电流额定值通常要减少25%以避免有害熔断。大多数传统的保险丝其采用的材料具有较低的熔化温度。因此，该种保险丝对环境温度的变化比较敏感。例如一个电流额定值为IOA的保险丝通常不能在环境温度25℃下以大于7.5A的电流运行。

考虑到增加的改装示廓灯、尾灯、行车记录等电器需要与底盘车电器件一同工作，一般可在底盘车保险盒上采用取电器取电，取电器取电保险丝处选用与加装电器相匹配的保险丝型号，底盘车保险丝处选用底盘车电器和加装电器功率之和相匹配的保险丝型号。

常用的汽车保险丝为插片式和盒式保险丝，专用车大功率专用设备可选用螺栓固定式保险丝。

电功率匹配计算

以某救护车为例计算在不同工况下对底盘车整车供电及改装用电分析、改装后医疗用电设备用电分析，得出底盘车发电机是否满足使用要求，是否需要增加备用蓄电池的结论。

1.整车供电及改装用电分析

某救护车底盘车常用用电设备功耗分析见表1，不同工况下整车总用电功耗见表2.改装常用搭载用电设备功耗分析见表3.不同工况下改装用电设备用电功耗见表4。

对以上用电设备不同工况分析，某救护车在夏天日间工作时的用电功耗最大为1.137kW;改装后，用电高峰是晚上执行急救任务时，其用电功耗为0.414kW。此救护车在底盘车用电设备和上装新增用电设备最大功率时，功率约1.552kW。底盘车电机最大发电电流150A，输出电压14V，最大输出功率2.1kW。由此，此救护车仍可加载负载为0.548kW。

2.医疗设备用电分析

常见救护车搭载医疗设备为呼吸机、除颤监护仪、心电图机、电动吸引器、输液泵、注射泵等。根据国内市场上常用医疗设备相关参数信息整理如表5.6种工作状态下，医疗设备电负荷情况见表6。

对以上医疗用电设备使用频次分析，在短途乡镇间运输病人医疗用电设备最大功耗为0.444kW。

由于救护车医疗用电设备属于精密仪器，一般救护车配备的逆变充电一体机选用工频方式。工频逆变充电一体机是一种DC/AC的转换器，即可以实现将12V直流转换为220V交流，也可以实现通过220V市电给救护车充12V直流，在满负载状态下可高达78%以上。若采用底盘车150A发电机给逆变充电一体机供电，则所需发电机功率为0.444kW÷78%≈0.569kW。所需功耗大于上文计算得出的发电机剩余负载容量0.548kW，故仅通过底盘车自带发电机供电无法满足整车用电及改装用电需求，需加装备用蓄电池。

3.备用蓄电池电负荷分析

考虑到加装备用蓄电池质量及安装空间，假若加装70Ah蓄电池一块，对其进行计算。

采用工频逆变充电一体机亏损功耗为0.569kW-0.548kW=0.021kW，70Ah备用蓄电池可使用电功率为70Ah×12V=840Wh，备用蓄电池理论可连续使用时间为840Wh÷21W=40h，即备用蓄电池连续使用40h后需要充电。工频逆变充电一体机具有充电功能，可以较为方便给备用蓄电池充电;当医疗舱不使用医疗用电设备时，底盘车发电机剩余0.548kW，也可给备用蓄电池充电。故加装70Ah一块备用蓄电池即可解决正常使用工况供电不足的问题。

专用车电路改装原则

1.线束自制原则

a.自制线束必须要使用专用的剥线钳、压线钳操作，严禁使用硬物直接砸压制作，存在较大的脱卡风险，容易造成虚接、点接触电流隐患;

b.在做铜鼻子、端子或其他压紧接式接线之前必须要用锡焊后再进行;

c.做好铜鼻子或端子后端部须要用热缩管或者绝缘管绝缘，务必做好与旁线、支架、车身等的隔离和绝缘;

d.线束间隔30-40cm用扎带与车身固定，无固定位置用海绵条等粘接在车身上;若必须要穿孔过线，则需要用波纹管或者布基胶带与过孔隔离防止线束破损短路：

e.所有接线处必须用热熔膠固化防止脱落。

2.专用车电路安装原则

a.车身钣金开孔、切割、焊接处均需要处理干净铁屑、粉末后做防锈处理，并防止异物掉入车身空腔，如有发生及时取出，防止后期车辆行驶中异响;

b.车身钣金作业时不允许有用电设备在旁边，防止铁屑、粉末进入设备造成短路。安装光学设备（摄像头类）、高精设备时禁止用手或油污手套直接碰触关键部位（镜头类）;

c.车身外部过线孔过线后打PVC胶，胶凝固期间固定好线束防止摆动，待胶体凝固后修剪胶体毛边;大线头细线束过孔情况下，用匹配大小橡胶堵盖开十字口，穿过线头后卡在过线孔上，再用PVC胶密封。第一次打胶凝固后需要在车身内部进行二次打胶以最大限度降低漏水风险;

d.线束间隔30～40cm用扎带与车身固定，无固定位置用海绵条等粘接在车身上，布线时尽量远离车身外板，防止高温线束过早老化;

e.线束首尾用标签纸或胶带纸以文字或标号形式做好标识，注明用途、位置、所接设备名称，自行接线需注明每根单线的作用，方便后期检修、维护;

f.涉及220V供电接线，必须保证火线、零线、地线全部连接，并安装漏电保护开关，接市电时地线通过市电接头接地：

g.共线并联用电设备时需进行电流核算及电信号干扰评估后方可执行;

h.遇到设备暂不连接的，线头（包括天线底座等）做绝缘防护，并收纳在固定位置，供电线供电端严禁接线;

i.强电、弱电不允许采用相同走向，要独立布置;馈线类严禁打卷、盘卷、折叠;

j.后装用电设备的搭铁点不能与底盘车ECU、TCU等控制单元的搭铁点共用;

k.线束布置（或整车质量检验）完成后应及时断开蓄电池。

结语

本文对改装车电路改装设计过程中需要注意的问题进行了阐述和分析，可以解决大多数改装车电路设计选型的难题。通过多种改装车型加装电器设备得以不断的验证和总结，在专用车辆上得到了稳定的应用，有效提升车辆行驶及专用电器设备应用性能，提升产品质量，降低故障风险。