适用于高寒高原地区运输车的电气系统

2015-12-02汪晖

汽车电器 2015年3期

汪晖

（东风商用车有限公司商用车技术中心，湖北武汉 430056）

东风某平头载货运输车是东风公司历经近2年时间开发的适应于高原高寒地区的新款车型，该车采用天锦一排半驾驶室、康明斯共轨国ⅢISD发动机（发动机电控单元型号为CM2150E）。考虑到高原高寒地区的低温冷起动困难，电气系统除配备发动机预热控制系统外，还增加了燃油加热控制系统、冷却液加热控制系统、超级电容器等方案来提高低温冷起动性能。该车型还采用了军用防空照明和信号系统等特殊装置，以适应用户多方面的需求。整车电气系统以安全、可靠为设计原则，以国内外标准为设计依据，整车线束端子采用全自动方式压接，端配点采用超声波焊接及透明带胶热缩管包扎，线束固定有序分布，很好地提高了整车电气性能、降低了整车故障率。

该载货运输车的电气系统由电源系统、起动系统、灯光照明系统、安全报警系统、附加系统等组成。下面分别说明各系统的电气主要参数和特性。

1 电源系统

1.1 特性要求

在-41～12.5℃范围内，电源系统电压应随温度的升高而降低，温度系数为-12～-15 mV／℃，在温度25±5℃、发电机50%负载、转速3 500 r／min时，调节电压应为28±0.2V。电源系统调节电压最高不大于30V。

1.2 组成

电源系统由发电机、易熔线、低温蓄电池、电源总开关、熔断器总成等组成。

1）发电机具有防水性能，额定电流70A。

2）低温蓄电池采用6-QA-180型号的少维护蓄电池，电池容量为180Ah，具有良好的低温起动特性，可在温度为-41℃的环境下进行工作。

3）易熔线有2根，额定容量分别是100 A和200 A。布置在蓄电池与发电机电路中的易熔线主要是起短路保护；布置在灯光系统的供电线路中的易熔线是加强对灯光系统的使用安全性。

4）电源总开关可方便地接通或切断电源，以保证行车和维修的安全性。

5）熔断器总成共有34路熔断丝，其中1路为预留电源接口。在熔断器盒铭牌上标注有各档熔断丝的用途，便于维修时寻找故障点，提高了电路维修的方便性。表1为用电器熔断丝容量。

2 起动系统

起动系统由起动机、点火锁、超级电容器、充电开关、副起动开关、熄火停机开关、起动保护继电器等组成。

1）减速起动机具有防水性能，额定输出功率为6.0kW，自带起动继电器。

2）点火锁是4档开关，分别是ON档、ST档、ACC档、OFF档。ACC档电感负载连续可达5A，ON档电感负载连续可达10A，ST（起动）档电感负载连续可达35 A，具有连续重复起动时必须回到OFF档的特性，这对起动机、蓄电池有很好的保护作用，尤其是防止起动机触电烧蚀。

表1 用电器及熔断丝容量对应表

3）超级电容器也叫起动电容，是内含电子控制器和一个32 F电容的总成件，见图1。

超级电容器利用电容快速充放电的原理，通过电子控制器，控制超级电容的充电和放电时间及放电时刻，提高起动性能。该系统主要由超级电容、控制模块、传感器和充电开关等构成。其特性如下：输入电压16～32 V；起动放电电压32～36 V；具有短路保护功能，提高车辆在低温-40℃或蓄电池能量不足环境下的起动能力，抑制并衰减汽车电源电路总线上产生的浪涌电压，改善整车电环境，提高电子产品的可靠性。

超级电容器与低温蓄电池构成起动电容系统，利用电容快速充放电的原理，通过电子技术的控制，激活或置换出蓄电池的部分能量，降低起动时电源系统的内阻，提高蓄电池的有效能量及起动能力。超级电容器的外部接线见图2。

4）起动保护继电器用于保护起动机的触点，减少起动机的故障率。

5）副起动开关和熄火停机开关用于车下起动和断开发动机，增加使用操作的便利性。

3 灯光照明和信号系统

灯光照明和信号系统分为常规照明和信号系统、军用照明和信号系统两部分。

3.1 常规照明和信号系统

常规照明和信号系统由前组合灯总成、侧转向灯、前转向灯及雾灯总成、示廓灯、侧标志灯、后尾灯总成、工作灯、前阅读灯等组成。

前组合灯总成包括远光灯、近光灯、位置灯，其中位置灯与近光灯在同一腔室内。前组合灯采用4灯制式前照灯结构，远光灯采用功率70 W的卤素灯泡，型号H1；近光灯／远光灯采用功率70W／75W的卤素双丝灯泡，型号H4；位置灯采用功率为5W的白炽灯泡，型号W5W。整个灯具采用多反射面配光，灯罩透明，灯壳上布置有光束照射位置的调整装置和外部线束固定支架，采用内置防水膜的通气盖安装在通气孔处，灯泡后盖设计为圆盘旋转方式，为换装灯泡提供了便利性。电气接口即插接器设计为镶嵌在灯壳上，并采用防水性能优异的进口国产化件，极好地保证了灯具的密封性。远光共有4个，夜间照明时能使车前100m以上的路面有明亮均匀的照明。侧转向灯布置在车门上，左右车门各1个，采用功率21W的白炽灯泡，型号P21W。前转向灯及雾灯总成包含转向灯和雾灯，转向灯采用功率21 W的白炽灯泡，型号PY21W；雾灯采用功率70W的卤素灯泡，型号H3。

后尾灯总成采用LED光源，包含后雾灯、制动灯、位置灯、侧标志灯、牌照灯、转向灯、倒车灯等。制动灯功率2.4 W，后雾灯、位置灯、侧标志灯、牌照灯、转向灯、倒车灯功率均为2.1W。

示廓灯采用功率10W的白炽灯泡，型号R10W；侧标志灯采用5 W的白炽灯泡，型号R5W；工作灯采用21 W的白炽灯泡，型号P21W；前阅读灯采用5W的白炽灯泡4个，型号C5W，自带调整开关。远光继电器控制远光2路供电，近光继电器控制近光1路供电。

3.2 军用照明和信号系统

军用照明和信号系统由防空前照灯、防空灯开关、防空制动灯组成。防空前照灯采用LED光源，工作电流不大于0.5 A，颜色为白色，具有两档亮度。防空灯开关为翘板式开关，触点功率为电感负载80 W，具有自锁装置。防空尾灯采用LED光源，工作电流不大于0.5A，为复合式尾灯，灯的上半部为防空制动信号，颜色为红色；灯的下半部有4个特种缝隙，用于防空位置灯信号，颜色为绿色。

防空灯开关接通时转为军用照明和信号系统状态，即车辆处于防空驾驶状态，任何常规照明和信号灯均不接通，仅仪表照明及显示除外。

4 信号装置、仪表及辅助电气设备

信号装置、仪表及辅助电气设备为汽车的安全性提供了有力保障。包含盆型电喇叭、气喇叭、刮水电机、刮水间歇继电器、组合仪表等总成。

1）盆型电喇叭为双音小三度和音，音响穿透能力强，音色悦耳，声级为105～118dB，可连续工作30s，符合国家电磁兼容GB／T 21437.2-2008／ISO 7637-2：2004《道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰第2部分：沿电源线的电瞬态传导要求》。

2）气喇叭为涡轮型，声音清晰，工作气压在300～1000kPa范围。气电喇叭转换开关让驾驶员方便选择声音类型。

3）刮水电机具有过载保护、自动复位等功能，其基本性能见表2。

表2 刮水电机特性

4）组合仪表有指示灯点亮提示及多功能蜂鸣报警功能。指示灯包含发动机故障指示、发动机维护报警指示、门开指示、远光灯指示、近光灯指示、前雾灯指示、后雾灯指示、气压过低指示、水温过高指示、水位过低指示、安全带指示、驻车制动指示、排气制动指示、机油压力过低报警指示等。多功能蜂鸣报警包括气压过低报警、水温过高报警、水位过低报警。行车时若气压低于535 kPa，则报警灯亮同时多功能蜂鸣器会发出声响；停车时若驻车制动开关接通，多功能蜂鸣器不发出声响，但仪表指示灯点亮。

组合仪表为数字式组合仪表，通过CAN总线和欧Ⅲ发动机通信。组合仪表包含了发动机转速表、车速表、燃油表、水温表、前桥气压表和后桥气压表共6个指针表，若干个报警指示灯和1个液晶显示屏，所有指针仪表均由步进电机驱动。所有报警指示灯都采用发光二极管。组合仪表从CAN线上采集数据和信息，并点亮指示灯显示故障代码。仪表参数可以标定。

5 附加系统

附加系统是作为改善车辆使用环境或提高发动机起动效率或驾乘人员的工作条件而设置的。附加系统包括主副油箱切换、空调、燃油加热系统、冷却液加热系统、应急电源插座、收放机、风窗洗涤器等总成。

5.1 油箱

采用主副油箱转换开关选择主、副油箱。当车辆行驶距离较长，主油箱油量不够时，可按下主副油箱转换开关选择副油箱继续供油。

5.2 空调

通过空调开关的调节来实现暖风和空调的切换。

当空调开关处于断开状态时，空调系统与电源断开，空调系统处于停止状态。这时，接通暖风开关时，暖风电机的不同档位、调档电阻及暖风电机构成回路。暖风开关的档位不同，串联在回路中的电阻阻值不同，以此达到调节电机速度的目的。

当空调开关处于接通位置时，空调系统与电源导通，暖风系统与电源断开，空调系统工作。

5.3 燃油加热系统

燃油加热系统由控制电路、油箱加热器、滤清器加热器、燃油管路加热器组成。燃油加热系统接线图如图3所示。

1）控制电路由接线盒、显示器、开关及连接线束构成。

2）油箱加热器采用PTC加热材料加热，具有自保护特性，结构为全封闭集成一体式。

3）滤清器加热器采用PTC加热材料，具有自保护特性，其结构为整体式。

4）燃油管路加热器结构为温度控制器与加热线直接布置在原车燃油管路内，不需改变原燃油管路布置。每个加热器均由一个温控器控制，在燃油温度低于7℃时，温控器自动接通，开始对燃油进行加热。当燃油温度达到24℃时，温控器断开，自动停止加热。

5）显示器由燃油加热开关和10个指示灯组成。闭合开关，开关上的红色指示灯点亮，此时燃油加热系统的电源被接通，显示器开始工作，自检完成后，燃油加热系统进入工作状态。加热装置根据温度的变化自动对发动机供油油路中的燃油进行加热，以满足发动机对燃油性能的需求。指示灯的数字与对应加热器线束上的编号相对应。

整车燃油加热部分有：主油箱进油管加热器、主油箱加热器、副油箱加热器、副油箱进油管加热器、电磁泵进油管加热器、副油箱回油管加热器、油水分离器加热器、细滤加热器、电磁泵出油管加热器、发动机进油管加热器共10处加热。

5.4 冷却液加热系统

冷却液加热器由蓄电池供电，使用柴油作燃料，油泵从油箱吸入燃油，在加热器燃烧室中挥发成燃油蒸气后，与助燃风轮送入的助燃空气混合充分燃烧，通过热交换器将热量传导给循环液体，并送入车厢散热除霜系统，然后流回发动机（或水箱），达到加热效果。可参考图4。

5.5 应急电源插座总成

应急电源插座总成也称为副起动插座总成，见图5，用于汽车在蓄电池欠电情况下的点火起动。通过最大起动电流时，插座触点的电压降小于0.5V。

5.6 风窗洗涤器

风窗洗涤器由洗涤开关和刮水间歇继电器联合控制。当刮水电机处于停止、高速或低速时，按下洗涤开关，洗涤器喷水，刮水电机仍维持原工作状态。当刮水电机处于间歇档时，按下洗涤开关，洗涤器喷水，此时刮水电机停止工作；松开洗涤开关后，洗涤器停止喷水，3s左右刮水电机处于间歇档工作状态。洗涤器最大容量为3L，喷水量在200cm3／10s以上，喷口压力大于78.5kPa。

5.7 收放机总成

收放机总成具有全电子音量控制特性，可调频、调幅收音，有标准USB接口，可实现MP3放音。

6 总结

东风某平头载货军用运输车的电气系统在设计中突出了以下特点。

1）通过发动机电控系统和电子油门控制，降低了发动机排放，提高了发动机工作效率。

2）通过CAN总线和欧Ⅲ发动机通信。

3）可通过诊断接口读取发动机ECU存储的故障信息，提高了维修检测的便利性。

4）电器产品具有良好的可靠性和性能特性，如开关、电机的耐久性分别超过8万和500h；闪光器电磁兼容特性可满足ISO 7637-2《道路车辆.传导和耦合引起的电干扰.第2部分：仅沿电源线瞬间电导》、ISO 11452-4《道路车辆.窄带辐射电磁能量产生的电子干扰用部件试验方法.第4部分：大容量电流注入（BCI）》标准；刮水电机的电磁兼容特性满足ISO 7637-2标准。