專用車電路改裝設(shè)計

陶華勝 陳歡

介紹了專用車電路改裝設(shè)計要點，重點從各供電設(shè)備作用、導(dǎo)線線徑及保險絲選用、電功率匹配計算、電路改制原則等4個方面進行介紹，對專用汽車電路改裝有一定的指導(dǎo)作用。

隨著國民經(jīng)濟發(fā)展加速，各行各業(yè)對專用汽車的需求激增。近些年來，專用汽車的發(fā)展更為迅猛。對于專業(yè)作業(yè)類專用車，不僅需要保證專用性能滿足其功能要求，也要考慮汽車底盤和上裝部分電器改裝的科學(xué)性和安全性。不科學(xué)的設(shè)計、不合理的電器改裝會影響車輛使用的功能性和耐久性，長久使用更影響其安全性。以下通過對各供電設(shè)備作用、導(dǎo)線線徑及保險絲選用、電功率匹配計算、電路改制原則等4個方面進行介紹，以規(guī)范改裝車電路設(shè)計。

專用車改裝中各電設(shè)備作用

1.底盤車蓄電池作用

當(dāng)發(fā)動機點火時，底盤車蓄電池供電開動啟動機、點火系統(tǒng)、電子燃油噴射和發(fā)動機的其他電器設(shè)備;當(dāng)發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)時，底盤車蓄電池給汽車電器件供電;當(dāng)發(fā)動機啟動后低速運行時，底盤車蓄電池協(xié)助提供電流，補充發(fā)電機所欠缺的發(fā)電量。底盤車蓄電池起到為整車電氣系統(tǒng)的供電和電壓穩(wěn)定的作用。

蓄電池供電最大需求出現(xiàn)在啟動機工作帶動發(fā)動機點火時，此時需要幾百安培電流，其具體選用時還需考慮溫度、發(fā)動機排量和發(fā)動機性能等的影響。

2.發(fā)電機作用

在發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機帶動發(fā)電機給整車用電設(shè)備正常供電，適當(dāng)時給蓄電池充電，以保證蓄電池處于滿電荷狀態(tài);在發(fā)動機低速運行時，可以允許蓄電池協(xié)助發(fā)電機給整車用電設(shè)備供電;在冬季雪夜和夏季雨夜整車用電量的極限情況下，允許蓄電池向用電設(shè)備提供一定大小的放電電流，以滿足整車的用電需求。

從保證用電和提高供電系統(tǒng)的經(jīng)濟性考慮，發(fā)電機功率的選用應(yīng)以汽車行駛時正常用電量和蓄電池充電電流的大小為基礎(chǔ)。

3.備用蓄電池作用

專用車改裝增加各種專用設(shè)備后在車輛行駛中僅依靠底盤車發(fā)電機供電，或在駐車狀態(tài)下依靠底盤車蓄 電池供電一般是無法滿足供電需求的。在改裝設(shè)計時可根據(jù)用電功率計算增加一塊或幾塊備用蓄電池。

通過電路設(shè)計，可實現(xiàn)備用蓄電池給專用設(shè)備供電：在車輛行駛過程中有剩余發(fā)電電流時給備用蓄電池充電;也可通過充電機用市電給備用蓄電池充電;在必要時還可通過備用蓄電池給底盤車點火。

4.蓄電池隔離器作用

當(dāng)安裝備用蓄電池時，為了防止專用設(shè)備用盡備用蓄電池電量后繼續(xù)使用底盤車蓄電池電量，進而影響底盤車點火行駛，一般需要安裝蓄電池隔離器。

當(dāng)?shù)妆P車發(fā)電機工作時，蓄電池隔離器可將底盤車蓄電池和備用蓄電池并聯(lián)起來，利用發(fā)電機剩余發(fā)電電流給底盤車蓄電池和備用蓄電池充電。一般優(yōu)先給主蓄電池充電，主蓄電池電量充滿后，自動為備用蓄電池充電，不影響用電設(shè)備供電。

當(dāng)?shù)妆P車發(fā)電機未工作時，蓄電池隔離器會自動把底盤車蓄電池和備用蓄電池隔離開來，備用蓄電池放電時，底盤車蓄電池不放電，防止底盤車蓄電池虧電而無法點火啟動。

當(dāng)?shù)妆P車蓄電池?fù)p壞或虧電時，啟動蓄電池隔離器應(yīng)急輔助開關(guān)，可以用備用蓄電池電量啟動啟動機。

以上工況蓄電池隔離器通過判斷底盤車蓄電池和備用蓄電池間的電壓差自動切換，選用時需要考慮啟動機啟動電流大小和上裝用電設(shè)備用電電流大小。

5.充電機作用

通過充電機，有市電的情況下，將電壓和頻率固定不變的交流電變換為直流電，給備用蓄電池和底盤車蓄電充電。

6.逆變器作用

通過逆變器，可實現(xiàn)車內(nèi)直流電轉(zhuǎn)換為交流電，給車內(nèi)交流用電設(shè)備供電。

7.逆變充電一體機作用

集充電機與逆變器功能于一身的一體化供電設(shè)備。

導(dǎo)線線徑及保險絲選用原則

1.導(dǎo)線線徑選用原則導(dǎo)線線徑選取是否合理，不僅關(guān)系到線束和整車的安全性，還能有效降低成本。導(dǎo)線的截面積是根據(jù)用電設(shè)備的工作電流來選擇的。根據(jù)電器件功率的大小，計算流通導(dǎo)線的電流，長時間工作的電器設(shè)備可選擇實際載流量60%的導(dǎo)線，短時間工作的用電設(shè)備可選用實際載流量60%-100%的導(dǎo)線。由于導(dǎo)線的允許載流量隨著溫度的升高而下降，故要根據(jù)不同的工作環(huán)境和溫度高低以及導(dǎo)線的走向、插接件的數(shù)量（電壓降的大?。┻m當(dāng)改變導(dǎo)線的截面積。導(dǎo)線線徑規(guī)格表可查閱相關(guān)資料。

2.保險絲選用原則

保險絲的額定電流要求等于或略大于電路中的最大正常工作電流。正常的工作電流：在25℃條件下運行，保險絲的電流額定值通常要減少25%以避免有害熔斷。大多數(shù)傳統(tǒng)的保險絲其采用的材料具有較低的熔化溫度。因此，該種保險絲對環(huán)境溫度的變化比較敏感。例如一個電流額定值為IOA的保險絲通常不能在環(huán)境溫度25℃下以大于7.5A的電流運行。

考慮到增加的改裝示廓燈、尾燈、行車記錄等電器需要與底盤車電器件一同工作，一般可在底盤車保險盒上采用取電器取電，取電器取電保險絲處選用與加裝電器相匹配的保險絲型號，底盤車保險絲處選用底盤車電器和加裝電器功率之和相匹配的保險絲型號。

常用的汽車保險絲為插片式和盒式保險絲，專用車大功率專用設(shè)備可選用螺栓固定式保險絲。

電功率匹配計算

以某救護車為例計算在不同工況下對底盤車整車供電及改裝用電分析、改裝后醫(yī)療用電設(shè)備用電分析，得出底盤車發(fā)電機是否滿足使用要求，是否需要增加備用蓄電池的結(jié)論。

1.整車供電及改裝用電分析

某救護車底盤車常用用電設(shè)備功耗分析見表1，不同工況下整車總用電功耗見表2.改裝常用搭載用電設(shè)備功耗分析見表3.不同工況下改裝用電設(shè)備用電功耗見表4。

對以上用電設(shè)備不同工況分析，某救護車在夏天日間工作時的用電功耗最大為1.137kW;改裝后，用電高峰是晚上執(zhí)行急救任務(wù)時，其用電功耗為0.414kW。此救護車在底盤車用電設(shè)備和上裝新增用電設(shè)備最大功率時，功率約1.552kW。底盤車電機最大發(fā)電電流150A，輸出電壓14V，最大輸出功率2.1kW。由此，此救護車仍可加載負(fù)載為0.548kW。

2.醫(yī)療設(shè)備用電分析

常見救護車搭載醫(yī)療設(shè)備為呼吸機、除顫監(jiān)護儀、心電圖機、電動吸引器、輸液泵、注射泵等。根據(jù)國內(nèi)市場上常用醫(yī)療設(shè)備相關(guān)參數(shù)信息整理如表5.6種工作狀態(tài)下，醫(yī)療設(shè)備電負(fù)荷情況見表6。

對以上醫(yī)療用電設(shè)備使用頻次分析，在短途鄉(xiāng)鎮(zhèn)間運輸病人醫(yī)療用電設(shè)備最大功耗為0.444kW。

由于救護車醫(yī)療用電設(shè)備屬于精密儀器，一般救護車配備的逆變充電一體機選用工頻方式。工頻逆變充電一體機是一種DC/AC的轉(zhuǎn)換器，即可以實現(xiàn)將12V直流轉(zhuǎn)換為220V交流，也可以實現(xiàn)通過220V市電給救護車充12V直流，在滿負(fù)載狀態(tài)下可高達(dá)78%以上。若采用底盤車150A發(fā)電機給逆變充電一體機供電，則所需發(fā)電機功率為0.444kW÷78%≈0.569kW。所需功耗大于上文計算得出的發(fā)電機剩余負(fù)載容量0.548kW，故僅通過底盤車自帶發(fā)電機供電無法滿足整車用電及改裝用電需求，需加裝備用蓄電池。

3.備用蓄電池電負(fù)荷分析

考慮到加裝備用蓄電池質(zhì)量及安裝空間，假若加裝70Ah蓄電池一塊，對其進行計算。

采用工頻逆變充電一體機虧損功耗為0.569kW-0.548kW=0.021kW，70Ah備用蓄電池可使用電功率為70Ah×12V=840Wh，備用蓄電池理論可連續(xù)使用時間為840Wh÷21W=40h，即備用蓄電池連續(xù)使用40h后需要充電。工頻逆變充電一體機具有充電功能，可以較為方便給備用蓄電池充電;當(dāng)醫(yī)療艙不使用醫(yī)療用電設(shè)備時，底盤車發(fā)電機剩余0.548kW，也可給備用蓄電池充電。故加裝70Ah一塊備用蓄電池即可解決正常使用工況供電不足的問題。

專用車電路改裝原則

1.線束自制原則

a.自制線束必須要使用專用的剝線鉗、壓線鉗操作，嚴(yán)禁使用硬物直接砸壓制作，存在較大的脫卡風(fēng)險，容易造成虛接、點接觸電流隱患;

b.在做銅鼻子、端子或其他壓緊接式接線之前必須要用錫焊后再進行;

c.做好銅鼻子或端子后端部須要用熱縮管或者絕緣管絕緣，務(wù)必做好與旁線、支架、車身等的隔離和絕緣;

d.線束間隔30-40cm用扎帶與車身固定，無固定位置用海綿條等粘接在車身上;若必須要穿孔過線，則需要用波紋管或者布基膠帶與過孔隔離防止線束破損短路：

e.所有接線處必須用熱熔膠固化防止脫落。

2.專用車電路安裝原則

a.車身鈑金開孔、切割、焊接處均需要處理干凈鐵屑、粉末后做防銹處理，并防止異物掉入車身空腔，如有發(fā)生及時取出，防止后期車輛行駛中異響;

b.車身鈑金作業(yè)時不允許有用電設(shè)備在旁邊，防止鐵屑、粉末進入設(shè)備造成短路。安裝光學(xué)設(shè)備（攝像頭類）、高精設(shè)備時禁止用手或油污手套直接碰觸關(guān)鍵部位（鏡頭類）;

c.車身外部過線孔過線后打PVC膠，膠凝固期間固定好線束防止擺動，待膠體凝固后修剪膠體毛邊;大線頭細(xì)線束過孔情況下，用匹配大小橡膠堵蓋開十字口，穿過線頭后卡在過線孔上，再用PVC膠密封。第一次打膠凝固后需要在車身內(nèi)部進行二次打膠以最大限度降低漏水風(fēng)險;

d.線束間隔30～40cm用扎帶與車身固定，無固定位置用海綿條等粘接在車身上，布線時盡量遠(yuǎn)離車身外板，防止高溫線束過早老化;

e.線束首尾用標(biāo)簽紙或膠帶紙以文字或標(biāo)號形式做好標(biāo)識，注明用途、位置、所接設(shè)備名稱，自行接線需注明每根單線的作用，方便后期檢修、維護;

f.涉及220V供電接線，必須保證火線、零線、地線全部連接，并安裝漏電保護開關(guān)，接市電時地線通過市電接頭接地：

g.共線并聯(lián)用電設(shè)備時需進行電流核算及電信號干擾評估后方可執(zhí)行;

h.遇到設(shè)備暫不連接的，線頭（包括天線底座等）做絕緣防護，并收納在固定位置，供電線供電端嚴(yán)禁接線;

i.強電、弱電不允許采用相同走向，要獨立布置;饋線類嚴(yán)禁打卷、盤卷、折疊;

j.后裝用電設(shè)備的搭鐵點不能與底盤車ECU、TCU等控制單元的搭鐵點共用;

k.線束布置（或整車質(zhì)量檢驗）完成后應(yīng)及時斷開蓄電池。

結(jié)語

本文對改裝車電路改裝設(shè)計過程中需要注意的問題進行了闡述和分析，可以解決大多數(shù)改裝車電路設(shè)計選型的難題。通過多種改裝車型加裝電器設(shè)備得以不斷的驗證和總結(jié)，在專用車輛上得到了穩(wěn)定的應(yīng)用，有效提升車輛行駛及專用電器設(shè)備應(yīng)用性能，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低故障風(fēng)險。