汽车电气系统是现代汽车的重要组成部分，对商用车整车电气系统进行设计研究具有重要的实际意义及应用价值。本文所进行的商用车整车电气系统的设计工作是建立在现有牵引车的基础上完成的，通过规范的商用车电气系统设计流程形成科学的设计方案，规避设计缺陷，缩短设计周期，提高设计品质。

    1整车配置定义
    根据整车总布置下达的整车设计任务书以及各个专业的设计输入条件，编制整车电气配置表，具体内容见表1。

    2整车电平衡计算
    整车电气系统电平衡是考核发电机、蓄电池以及用电设备之间匹配设计合理性的主要方法与手段，保证发电机在满足用电设备使用的同时还要为蓄电池充电。我们根据负载实际使用的时间长短将负载分为3类： 连续工作负载，如仪表、发动机ECU等；长 时间工作负载 ，如灯光 、暖风电动机等；短时间工作负载，如转向灯等。在计算电平衡时，首先确定负载的加权系数，然后用加权系数对负载电流进行等价修正，结果作为负载的实际电流进行电平衡计算。同时发电机要预留一定容量为蓄电池充电。计算公式如下

式中： Imax———最大额定输出电流，A；ΣICONT———负载电流，A。

    这种设计方法是在长期、连续工作负载全部工作的极限状态下留有15%~20%的充电电流。整车电气负载在不同时间不同季节的用电量也是不同的，如冬季频繁使用暖风，夏季频繁使用刮水电动机、空调等，设计时选取用电量最大的工况（夏天夜间）。按照计算公式可得发电机最大额定输出电流为74.94A，所以要求整车匹配28V、75A整体式交流发电机，发电机输出特性满足整车的用电需求。

    3蓄电池容量的确定
    确定蓄电池的容量有两个计算公式，见公式（2）、（3）。

式中： C———蓄电池容量，Ah；n———短路变化系数；g———蓄电池短路系数；U———蓄电池额定电压，V；k———系数；P———起动机功率，kW。参数带入公式 （2），计算C=115Ah。

C=（450P／U~600P／U） （3）
式中： C———蓄电池容量，Ah；P———起动机功率，kW；U———蓄电池额定电压，V。
参数带入公式 （3），计算C=112.5~115Ah。
根据上面计算结果，考虑蓄电池容量在实际使用中要有余量以及低温试验的情况，我们选取计算结果的上限值，即整车匹配150Ah的蓄电池。

    4整车静态电流规定
    整车静态电流是指车辆断开点火开关后，连接蓄电池常电的一些控制装置仍然有电流消耗 （休眠后），电流数值通过优化可以调整但不可消除，这个电流我们称为静态电流，俗称漏电流或暗电流。为了保证车辆在放置一段时间内能正常发动，所以对整车静态电流进行了规定。整车电气系统设计时，静态电流按照如下计算公式进行要求整车静态电流（A）×90天（2160h）／［蓄电池容量（Ah）×0.5］<1.0（4）
蓄电池容量采用150Ah，通过上面公式计算出整车静态电流要小于35mA。静态电流规定后，下一步对存在静态电流的装置进行预分配，通过与供应商的技术交流与确认，整车静态电流要求见表2。并且通过实车测试整车实际静态电流总和为34mA，满足整车静态电流的要求。

    5电源电路设计
    电源电路的设计要点是如何组成蓄电池周围的电路。即以蓄电池为起点，所有用电设备如何以并联形式组成电路。根据各用电设备选择各自熔断器和相关导线，从而完成整车电路中电源电路的设计，各个电气装置的电路连接在整车各个熔断器线路的下游，电源电路的核心是熔断丝盒。电源电路设计流程如图1所示。

    按照电源系统将各个负载进行分类，确定整车电路中各个用电装置 （负载） 属于哪种电源，确定后将各用电装置分配到各自相应电源之下。系统电源分为4种： 蓄电池电源 （常电），点火开关ON档电源，点火开关ACC档电源，点火开关START档电源。在确定普通熔断器分配方案之前，一般要根据电气功能来确定熔断器数量，然后对已确定的熔断器进行合理分配。分配原则是： 一个熔断器带一个负载。当一个熔断器熔断后，尽量不影响 ／少影响其他负载工作。目的： 保护其下游导线，为此本车设计了带有60路熔断器的熔断丝盒。
由于蓄电池距离各个熔断器之间的距离比较远，为了保护这部分导线，在靠近蓄电池位置设置大电流熔断器 （在电源配电盒中），大电流熔断器将多个熔断器汇总到一起承担大电流。熔断器额定电流值确定公式 （23℃） 如下。

    1） 普通熔断器额定电流值： 熔断器下游负载电流（A）／普通熔断器额定电流（A）≤0.7。
    2） 大电流熔断器额定电流值： 熔断器下游负载电流（A）／大电流熔断器额定电流（A）≤0.5。根据普通熔断器的额定电流温度变化率 （0.15％／ ℃），大电流熔断器额定电流温度变化率 （0.18％ ／℃），对熔断器额定电流进行修正。由熔断电流和电源电压计算容许导线电阻。

    容许导线电阻 （Ω） =电源电压 （V）/熔断电流 （A）

    由该支路的导线电阻即可计算导线的理论长度。如果导线的实际长度大于要求的长度时，要将导线截面加大一个等级。

    正常情况下，用以上方法选定熔断器和导线截面积比较准确，但方法相对复杂，表3为一般熔断器与导线的选择方法，然而原则上需要通过整车试验测量各导线的温升，在危险部位进行短路试验来确认所选择的导线的使用安全性。

[1] [2]  下一页