汽车电器系统研究与探讨

刘琪

摘要：随着社会的发展的经济的进步，汽车逐渐走进大多数人的家庭中。汽车市场竞争呈现出空前的激烈。汽车电器系统作为汽车最核心的部分，加强汽车电气系统的研究，对于提高汽车的性能和汽车企业的市场竞争力具有重要作用。

关键词：汽车；电气系统；研究

由于社会经济得到迅速发展.提高了人们的生活水平.同时人们对现代主要的代步工具.即汽车要求也更高不但要求汽车的安全、运载、快捷、操作简单等基本功能，还要求具备舒适、环保、灵活、美观等特点，因此。汽车电气设备得到不断改善为汽车性能得到提高的同时减轻车身重量.因此.使用电子设备取替机械部件随着电气产品增多.汽车上的导线数量和长度、种类也随之增加.尤其增加最快的是信号线车载电气系统面临着更高的要求与更大的挑战.尤其是对输出功率具有更高的要求。

一、汽车电气系统的基本构造

随着汽车的智能化发展，汽车上的电气设备也越来越多，汽车电子化已经成为了衡量汽车先进水平的重要标志。汽车电气系统主要由电源、电气设备以及配电装置三大部分组程，其中電源又包括蓄电池与发电机，而电气设备分为起动机、

点火装置、照明与信号灯、仪表与报警灯以及其它的电器设备；而配电装置分为中央接线盒、保险装置、控制开关、导线和接插件等等。

二、汽车电器系统的可靠性

1.汽车电器可靠性设计，汽车质量的考核指标非常严格，尤其是可靠性。然而，汽车电器系统的可靠性在一定程度上是受汽车的设计和制造影响，为了保证汽车的质量，必须在设计过程中考虑汽车的可靠性。通过对用户的调查和收集的相关资料表明，大部分汽车发生故障，其主要原因都涉及到汽车的设计上，这说明做好汽车的可靠性设计工作可以减少汽车故障的发生。

2.汽车电器可靠性评估，制定关于汽车电器可靠性评估标准，可以让我们对汽车可靠性的认识有一个深入的了解。国家和行业都对汽车的可靠性评价指标做出了最低标准值。在制定汽车电器可靠性标准同时，完善对汽车可行性标准的补充，对汽车可靠性评估检测一般分为两大类，即可维修车辆整体的可靠性和不可维修车辆零部件的可靠性。可维修车辆整体的可靠性检测评估包括：平均首次路障里程、平均故障间隔里程、有效率、当量故障率和中和评定值等。

三、汽车电气开关的作用与分类

开关是汽车电气系统中不可缺少的重要部件。开关的作用主要是用来控制汽车的各种电气设备。开关的性能必须安全、可靠、耐用且便于操纵。电力电子功率开关器件是感应加热电源技术的基础，是感应加热电源装置的心脏。常用的电力电子功率开关器件有单向晶闸管、可关断晶闸管、大功率晶体管、功率场效应管、绝缘栅双极型晶体管等，每种功率开关器件又根据不同的工作参数和用途，分成多种系列和不同型号规格的产品；在实际应用中，应根据产品的极限参数、工作参数、性能特点、控制方式及附加电路的繁简，经综合考量后确定所选器件的型号规格。电力半导体模块是把两个或两个以上的电力电子功率开关器件的芯片按一定的电路连接，与辅助电路共同封装在一个绝缘树脂外壳内制成。由于功率开关器件的模块化，使各种电力电子装置的效率、体积、重量、性能、可靠性和价格等技术指标和经济指标得到进一步改善和提高，因此当前晶闸管模块、大功率晶体管模块、功率场效应管模块、绝缘栅双极型晶体管模块得到蓬勃发展和广泛应用。在晶闸管模块的基础上，将晶闸管移相触发电路与保护取样传感器电路共同封装为一体，制成了晶闸管集成智能模块（ITPM），从而使电力电子装置的体积进一步缩小，可靠性进一步提高，安装维修更加方便，使用操作更加简单。为了适应微机控制和大容量工业电力变流装置和电动机驱动的要求，在绝缘栅双极型晶体管智能控制模块的基础上把变流装置的全部硬件集成在同一芯片上，开发出高集成化、智能化、标准化、适合各种不同应用要求的用户专用功率模块（ASPM），如绝缘栅双极型晶体管逆变专用功率模块就是把逆变装置的整流器、逆变器的绝缘栅双极型晶体管和FWD、制动绝缘栅双极型晶体管及快速二极管集成在一个芯片上，不再用额外的引线连接，因而体积小、重量轻、系统成本低、寄生电感小、可靠性更高。

四、电动汽车电气系统及其安全性分析

1.电动汽车电气系统，如图1所示，电动汽车的电气系统主要包括电力驱动模块、车载电源模块以及辅助模块。其中，电力驱动模块的功能是将蓄电池中储存的电能转换成车轮的动能，并在电动汽车减速制动时，将车轮的动能转换成电能并将其存储在动力蓄电池中，它主要是由驱动电机、电机控制器和传动系统等构成；车载电源模块的功能是为驱动电机提供电能、监测电源的使用情况以及控制充电机为动力蓄电池充电，它主要是由车载充电机、动力电池组和电池管理系统等构成；辅助模块的功能是为灯光、仪表等电动汽车其他辅助装置提供正常工作所需要的动力电源，它主要是由辅助电池和DC/DC功率变换器等构成。由于动力电池、驱动电机以及DC/DC功率变换器属于重要的高压电气单元，保障其安全性和可靠性对于保障电动汽车高压电气系统的安全性具有全局性的作用。因此，本文以动力电池、驱动电机以及DC/DC功率变换器为例对其安全性进行深入分析。

2.电动汽车电气系统安全性能分析，（1）动力电池安全性分析动力电池是电动汽车驱动能量的唯一能源，其性能直接影响电动汽车的续航能力以及安全性，需具备以下特点：高能量密度、制造成本低、寿命长，维修少、活性物质存放长；自放电自衰减小、充放电性能好、效率高；设备简单、尺寸小、安全性能好、更换快捷、少量或无需特殊维护设备等。本文以市场上最为常见的磷酸铁锂电池为例进行安全性分析。磷酸铁锂电池是一种以磷酸铁锂为正极材料的Li+（锂离子）电池。充电时，Li+在电场力的作用下进入电解液，穿过隔膜后再次从电解液迁移至石墨晶体表面上，然后嵌入石墨晶格中。放电时，Li+从石墨晶体中脱嵌出来进入电解液，穿过隔膜后迁移到磷酸铁锂晶体的表面，然后再次嵌入到磷酸铁锂晶格。在滥用情况下磷酸铁锂电池存在着安全隐患，磷酸铁锂电池在使用过程中会产生气体，当气体在电池体内累积到一定程度时，电池内部压力会突然

异常增大从而导致电池解体爆炸。另外，在电池制造和循环过程中会产生单质铁，单质铁的持续累积将会导致电池隔膜刺穿，内部短路风险高，从而造成危害。（2）驱动电机安全性分析驱动电机是一种基于电磁感应定律来实现电能转换的电磁装置。在高温湿热情况下，驱动电机外表面易出现锈蚀现象。另外，驱动电机在工作过程中遇到盐雾、浸泡等情况时容易引发安全事故，无法正常工作。因此，

对驱动电机进行安全检测时需要进行过载能力试验、接触电流试验、绝缘电阻试验和介强度试验，以确保驱动电机的安全。（3）DC/DC功率变换器安全性分析

作为在直流电路中将一个电压值的电能转换为另一个电压值的电能装置，DC/DC功率变换器生产工艺复杂，制造过程控制不严将会直接影响其工作性能，产生异响和烧焦气味，引发安全事故。另外，在电动汽车行驶过程中，振动频率较高，DC/DC功率变换器易产生松动和损坏，无法进行正常工作。当DC/DC功率变换器壳体受到重物撞击时，也容易产生塑性变形。

随着当前我国经济和科学技术的飞速发展，人们对汽车的需求日益增大，在一定程度上促进了汽车行业的发展，汽车电器系统使用越来越广泛，汽车电器系统的可靠性也显得至关重要。

参考文献：

[1]王怡航.汽车电控技术的研究.2015

[2]李丽.汽车电器系统研究与探讨.2015

[3]钱冉.汽车总线系统的设计与应用.2015