管 婧，李国辉，赵 岩，任瑞龙，董广宇，姜致远

（中国第一汽车集团有限公司，吉林 长春 130013）

随着汽车产业的不断发展，整车功能越来越多，越来越复杂。整车电气原理设计工作量随之逐步增大，设计验证复杂难度也逐步增高。传统的电气原理设计经过简单检查后，通常用在整车试验环节进行全面功能验证，时间成本及人工成本都比较高。另外，随着整车系统的复杂度升高，系统性的潜在回路问题增多，设计检查阶段发现问题难度较大。需要一种在电气原理设计阶段就可以完成电力设计分析的工具，从设计阶段尽早发现上述电气系统设计问题，降低试验阶段的时间及人工成本，提高电气系统设计可靠性评价依据。

1 分析工具介绍

Capital的分析工具具有定性分析和定量分析两种分析方法。定性分析主要用于快速验证功能连通的正确性；定量分析主要用于数值计算验证功能的正确性，以及极限负载匹配验证。

电气原理分析验证步骤为：①整车负载分类；②模型简化；③部件模型建立；④功能模型建立；⑤模型关联；⑥分析验证。模型和分析过程如图1所示。完成分析验证后，设计师根据分析结果进行整车电气原理的设计更改及优化。

2 模型建立介绍及仿真结果

图1 模型和分析过程

对整车部件建立部件模型，首要工作是简化模型。各个部件的性能要素非常多，分为机械性能要素、电性能要素、环境性能要素等，在电气原理设计分析时只需要提取电性能要素中的关键要素。简化部件模型的步骤很重要，精简准确的模型，既能简化设计师的建模工作，又能准确反映部件的电气特性。

例如简单的功能开关，提取到的关键要素为：开关内阻、开关形式、电流，如图2所示。

图2 开关模型要素

部件模型是在提取关键要素后，应用Capital工具模拟建立部件内部及外部接口的结构、简化参数和内部逻辑。整车系统建立功能模型，就是完成部件模型后，建立分析过程的验证逻辑定义，定义系统的输入变量与输出变量的关系，实现功能连接正确性验证。功能模型和部件模型建立，是电气原理建模工作的两大工作，工作内容也有很大区别，如图3所示。

图3 模型区别

在完成整车部件模型及功能模型建立后，在整车接线原理图中对部件进行模型关联后，即可进行设计分析验证工作。

为了验证Capital分析工具潜在回路分析能力，以图4为例，进行建模及分析。

图4 原理图示例

图4中开关1、开关2、开关3分别控制灯具1、灯具2、灯具3的通断。模拟设计错误，增加了图示的潜藏通路，导致开关1闭合时，会点亮灯具2，与系统逻辑不符。

系统的功能模型建立如图5所示，包含控制逻辑及失效说明。

图5 系统功能模型示例

完成图4原理图中部件模型建立、功能模型和关联后，在Capital工具中运行设计分析，分析结果得出4种潜在回路提示，同时会在原理图中对潜在回路高亮提示，验证了分析软件的功能连接正确性。如图6所示。

图6 潜在回路分析结果

3 仿真结果总结

整车原理设计过程中，进行系统地设计分析验证工作必不可少，Capital分析工具提供的电气原理设计分析验证方法，基于精简、准确的部件模型和功能模型的建立，能够完成功能正确性、极限负载匹配度、潜在回路验证工作，是提高整车电气原理设计可靠性的有效方法。