關(guān)于汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全分布式設(shè)計探討

摘 要：隨著社會的發(fā)展，汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也在不斷完善中，并出現(xiàn)了全分布式的汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，促使整車電器系統(tǒng)具有良好的功能，并有較強的穩(wěn)定性。本文圍繞分布式數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)、分布式電源網(wǎng)絡(luò)、不變線束系統(tǒng)三個方面展開討論，分析了全分布式系統(tǒng)數(shù)字描述與設(shè)計，并簡單闡述了全分布式汽車電器系統(tǒng)構(gòu)架，從而促進汽車行業(yè)的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；全分布式設(shè)計；不變線束系統(tǒng)

全分布式設(shè)計在汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用有利于提高整車電器系統(tǒng)的標(biāo)準化，滿足人們的生活需求，并且具有一定的經(jīng)濟性。全分布式設(shè)計是指將骨干網(wǎng)和局域網(wǎng)結(jié)合，作為一個數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)，并且利用電源網(wǎng)絡(luò)為電器系統(tǒng)供電，通過數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)能實現(xiàn)電器系統(tǒng)內(nèi)信息共享和指令傳輸，并根據(jù)整車系統(tǒng)的需求進行分離供電，全分布式設(shè)計在整車電器系統(tǒng)中具有一定的可行性。

一、全分布式汽車電器系統(tǒng)構(gòu)架

全分布式結(jié)構(gòu)中的電器統(tǒng)一為智能電器，并且全分布式汽車電器系統(tǒng)是由兩部分組成的，即用于控制的數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)和提供電量的供電網(wǎng)絡(luò)，它們屬于獨立的兩部分。其中數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)具有層次性，是由骨干網(wǎng)絡(luò)和大量局域網(wǎng)絡(luò)組成的，并且所有智能電器都能通過數(shù)字化接口與骨干網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)絡(luò)進行連接。骨干網(wǎng)具有一定的特殊性，是數(shù)字通信的唯一網(wǎng)絡(luò)，目前用于骨干網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)是高速CAN總線，有利于提高骨干網(wǎng)絡(luò)的正常運行，保證數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)臏蚀_性；局域網(wǎng)絡(luò)的重要作用是減輕整車范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)負擔(dān)，并根據(jù)空間位置等因素，將車內(nèi)的電器進行合理的劃分，從而保證各電器電量供應(yīng)的科學(xué)性和可靠性[1]。與現(xiàn)有的分布式系統(tǒng)相比，全分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能對電器進行特定的控制和診斷，并且具有較強的操控功能。另外，全分布式電器系統(tǒng)可以根據(jù)汽車內(nèi)部設(shè)備的改造進行合理的電量控制，具有較大的擴展性，并且線束制作難度降低，具有較大的可維護性。

二、全分布式系統(tǒng)的設(shè)計探討

（一）分布式數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)

整車電器分為骨干和局域電器兩部分，能有效降低網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜度，并且有利于減輕網(wǎng)絡(luò)負載，這兩部分會被分配到對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即骨干網(wǎng)和局域網(wǎng)，數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)是由骨干網(wǎng)和大量局域網(wǎng)共同組成的。將整車電器分為不同部分的標(biāo)準如下：第一，能及時進行信息交換，具有較強的時效性；第二，能滿足大量信息的交換；第三，對原車電氣系統(tǒng)的安全性要求較高。局域電器會根據(jù)實際需求結(jié)合成局域網(wǎng)絡(luò)，組成局域網(wǎng)絡(luò)時需要考慮電器空間位置、功能要求以及線路約束等。在組成局域網(wǎng)時需要注重以下幾點要求：第一，組合局域網(wǎng)使用的技術(shù)需要對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點有一定的限制作用；第二，在進行局域網(wǎng)組合時，要考慮資金投入問題，明確判斷網(wǎng)路節(jié)點的增加與網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)所需要的費用；第三，隨著整車電器系統(tǒng)的升級改造，局域網(wǎng)組合的擴展性問題。

（二）分布式電源網(wǎng)絡(luò)

電源網(wǎng)絡(luò)是合理提供各電器系統(tǒng)適當(dāng)用電量的關(guān)鍵，全分布式控制系統(tǒng)中，根據(jù)電器的用電量將電源需求分為兩個部分，分別是低電壓下的弱電流以及高電壓下的強電流，兩者分別消耗不同的電量[2]。低壓弱電電流消耗是指在整車電器系統(tǒng)中的電子電路用電，一般采用較低電壓，通常是12V或5V；高壓強電電流消耗是指在較強的電壓下運行，一般是指電器系統(tǒng)負載部分產(chǎn)生的消耗。兩者對電源電壓穩(wěn)定性的要求有所差別，低壓弱電流需要一個穩(wěn)定的電源進行供電，需要穩(wěn)定的電壓條件，并且電源供應(yīng)電流的工程中不能受電氣系統(tǒng)的干擾，具有消耗的功率較小的特點；高壓強電流對電源電壓沒有具體的要求，并能產(chǎn)生加大的功率消耗。全分布式電器控制系統(tǒng)中的電源網(wǎng)絡(luò)分為兩類，分別包括強電電源和弱電電源兩部分，根據(jù)供電量的大小進行分類。其中弱電電源主要為電器系統(tǒng)中電量需求較低的部分提供電量，主要有控制器和總線等。弱電電源有3個電位線，分別是常通電源、可控電源以及電源地線，其中常通電源主要為持續(xù)工作的電器提供電量，例如時鐘、中央?yún)f(xié)調(diào)器等；強電電源主要用于為功率消耗較大的電器設(shè)備提供較大電量，并且能保持電器的用電平衡，主要監(jiān)控發(fā)電機、蓄電池等部分的電力平衡。強電電源分為兩個部分，包括電源通道集和接地點集。整個電源網(wǎng)絡(luò)是通過智能電源管理系統(tǒng)控制的，其中局部電器與電源通道分別對應(yīng)，并且可以利用繼電器保護電路等方法實現(xiàn)過流保護以及電流檢測等功能。

（三）不變線束系統(tǒng)

高檔汽車中的接插件和接線端口較多，并且線束電纜較長，因此在進行汽車內(nèi)部線路施工時，具有較大的復(fù)雜性和難度，同時，隨著汽車功能的增多，線束制作花費的材料和使用的勞動力將會增多，從而造成汽車制造成本的增加，不利于汽車行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。全分布式控制系統(tǒng)的一個重要優(yōu)勢就是簡化了汽車的線束制作問題，有利于提高汽車的生產(chǎn)效率。全分布式汽車電器系統(tǒng)中的線束結(jié)構(gòu)分為3類，分別是骨干網(wǎng)線束、局域網(wǎng)線束以及電力線束，不同的線束對應(yīng)特定的電器。其中骨干網(wǎng)線束以及局域網(wǎng)線束具有相通之處，為了簡化安裝工作，這兩類線束在物理上存在3個相同的部分，分別是支線、干線和延長線。電力線束的作用是為上述兩種線束提供電力支持，電力線束包含干線和大量分支，是只依靠單線組成的電源通道。將不變線束系統(tǒng)應(yīng)用在汽車的線束裝置中，將大大降低線束制作的難度。

三、結(jié)論

汽車電器系統(tǒng)的性能對車輛有重要影響，隨著人們生活水平的提高，車輛數(shù)目逐漸增多，人們對車輛的要求也逐漸增多，通過將全分布式控制系統(tǒng)應(yīng)用在整車電器系統(tǒng)設(shè)計中，構(gòu)成了一個可靠性較高、擴展性較好的整車電器系統(tǒng)，并且該控制系統(tǒng)在實驗樣車中有很好的效果，從而證實了汽車電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中全分布式設(shè)計的可行性。

參考文獻：

[1]田光輝.基于分布式車載網(wǎng)絡(luò)汽車電器系統(tǒng)的設(shè)計[J].四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2015，25（05）：161163.

[2]涂金林.電動汽車CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2015.

作者簡介：徐凌靂（1989），男，江西廬山人，本科，助理講師，畢業(yè)于北京化工大學(xué)北方學(xué)院，研究方向：汽車構(gòu)造。