汽車電器系統研究與探討

劉琪

摘要：隨著社會的發展的經濟的進步，汽車逐漸走進大多數人的家庭中。汽車市場競爭呈現出空前的激烈。汽車電器系統作為汽車最核心的部分，加強汽車電氣系統的研究，對于提高汽車的性能和汽車企業的市場競爭力具有重要作用。

關鍵詞：汽車；電氣系統；研究

由于社會經濟得到迅速發展.提高了人們的生活水平.同時人們對現代主要的代步工具.即汽車要求也更高不但要求汽車的安全、運載、快捷、操作簡單等基本功能，還要求具備舒適、環保、靈活、美觀等特點，因此。汽車電氣設備得到不斷改善為汽車性能得到提高的同時減輕車身重量.因此.使用電子設備取替機械部件隨著電氣產品增多.汽車上的導線數量和長度、種類也隨之增加.尤其增加最快的是信號線車載電氣系統面臨著更高的要求與更大的挑戰.尤其是對輸出功率具有更高的要求。

一、汽車電氣系統的基本構造

隨著汽車的智能化發展，汽車上的電氣設備也越來越多，汽車電子化已經成為了衡量汽車先進水平的重要標志。汽車電氣系統主要由電源、電氣設備以及配電裝置三大部分組程，其中電源又包括蓄電池與發電機，而電氣設備分為起動機、

點火裝置、照明與信號燈、儀表與報警燈以及其它的電器設備；而配電裝置分為中央接線盒、保險裝置、控制開關、導線和接插件等等。

二、汽車電器系統的可靠性

1.汽車電器可靠性設計，汽車質量的考核指標非常嚴格，尤其是可靠性。然而，汽車電器系統的可靠性在一定程度上是受汽車的設計和制造影響，為了保證汽車的質量，必須在設計過程中考慮汽車的可靠性。通過對用戶的調查和收集的相關資料表明，大部分汽車發生故障，其主要原因都涉及到汽車的設計上，這說明做好汽車的可靠性設計工作可以減少汽車故障的發生。

2.汽車電器可靠性評估，制定關于汽車電器可靠性評估標準，可以讓我們對汽車可靠性的認識有一個深入的了解。國家和行業都對汽車的可靠性評價指標做出了最低標準值。在制定汽車電器可靠性標準同時，完善對汽車可行性標準的補充，對汽車可靠性評估檢測一般分為兩大類，即可維修車輛整體的可靠性和不可維修車輛零部件的可靠性?？删S修車輛整體的可靠性檢測評估包括：平均首次路障里程、平均故障間隔里程、有效率、當量故障率和中和評定值等。

三、汽車電氣開關的作用與分類

開關是汽車電氣系統中不可缺少的重要部件。開關的作用主要是用來控制汽車的各種電氣設備。開關的性能必須安全、可靠、耐用且便于操縱。電力電子功率開關器件是感應加熱電源技術的基礎，是感應加熱電源裝置的心臟。常用的電力電子功率開關器件有單向晶閘管、可關斷晶閘管、大功率晶體管、功率場效應管、絕緣柵雙極型晶體管等，每種功率開關器件又根據不同的工作參數和用途，分成多種系列和不同型號規格的產品；在實際應用中，應根據產品的極限參數、工作參數、性能特點、控制方式及附加電路的繁簡，經綜合考量后確定所選器件的型號規格。電力半導體模塊是把兩個或兩個以上的電力電子功率開關器件的芯片按一定的電路連接，與輔助電路共同封裝在一個絕緣樹脂外殼內制成。由于功率開關器件的模塊化，使各種電力電子裝置的效率、體積、重量、性能、可靠性和價格等技術指標和經濟指標得到進一步改善和提高，因此當前晶閘管模塊、大功率晶體管模塊、功率場效應管模塊、絕緣柵雙極型晶體管模塊得到蓬勃發展和廣泛應用。在晶閘管模塊的基礎上，將晶閘管移相觸發電路與保護取樣傳感器電路共同封裝為一體，制成了晶閘管集成智能模塊（ITPM），從而使電力電子裝置的體積進一步縮小，可靠性進一步提高，安裝維修更加方便，使用操作更加簡單。為了適應微機控制和大容量工業電力變流裝置和電動機驅動的要求，在絕緣柵雙極型晶體管智能控制模塊的基礎上把變流裝置的全部硬件集成在同一芯片上，開發出高集成化、智能化、標準化、適合各種不同應用要求的用戶專用功率模塊（ASPM），如絕緣柵雙極型晶體管逆變專用功率模塊就是把逆變裝置的整流器、逆變器的絕緣柵雙極型晶體管和FWD、制動絕緣柵雙極型晶體管及快速二極管集成在一個芯片上，不再用額外的引線連接，因而體積小、重量輕、系統成本低、寄生電感小、可靠性更高。

四、電動汽車電氣系統及其安全性分析

1.電動汽車電氣系統，如圖1所示，電動汽車的電氣系統主要包括電力驅動模塊、車載電源模塊以及輔助模塊。其中，電力驅動模塊的功能是將蓄電池中儲存的電能轉換成車輪的動能，并在電動汽車減速制動時，將車輪的動能轉換成電能并將其存儲在動力蓄電池中，它主要是由驅動電機、電機控制器和傳動系統等構成；車載電源模塊的功能是為驅動電機提供電能、監測電源的使用情況以及控制充電機為動力蓄電池充電，它主要是由車載充電機、動力電池組和電池管理系統等構成；輔助模塊的功能是為燈光、儀表等電動汽車其他輔助裝置提供正常工作所需要的動力電源，它主要是由輔助電池和DC/DC功率變換器等構成。由于動力電池、驅動電機以及DC/DC功率變換器屬于重要的高壓電氣單元，保障其安全性和可靠性對于保障電動汽車高壓電氣系統的安全性具有全局性的作用。因此，本文以動力電池、驅動電機以及DC/DC功率變換器為例對其安全性進行深入分析。

2.電動汽車電氣系統安全性能分析，（1）動力電池安全性分析動力電池是電動汽車驅動能量的唯一能源，其性能直接影響電動汽車的續航能力以及安全性，需具備以下特點：高能量密度、制造成本低、壽命長，維修少、活性物質存放長；自放電自衰減小、充放電性能好、效率高；設備簡單、尺寸小、安全性能好、更換快捷、少量或無需特殊維護設備等。本文以市場上最為常見的磷酸鐵鋰電池為例進行安全性分析。磷酸鐵鋰電池是一種以磷酸鐵鋰為正極材料的Li+（鋰離子）電池。充電時，Li+在電場力的作用下進入電解液，穿過隔膜后再次從電解液遷移至石墨晶體表面上，然后嵌入石墨晶格中。放電時，Li+從石墨晶體中脫嵌出來進入電解液，穿過隔膜后遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后再次嵌入到磷酸鐵鋰晶格。在濫用情況下磷酸鐵鋰電池存在著安全隱患，磷酸鐵鋰電池在使用過程中會產生氣體，當氣體在電池體內累積到一定程度時，電池內部壓力會突然

異常增大從而導致電池解體爆炸。另外，在電池制造和循環過程中會產生單質鐵，單質鐵的持續累積將會導致電池隔膜刺穿，內部短路風險高，從而造成危害。（2）驅動電機安全性分析驅動電機是一種基于電磁感應定律來實現電能轉換的電磁裝置。在高溫濕熱情況下，驅動電機外表面易出現銹蝕現象。另外，驅動電機在工作過程中遇到鹽霧、浸泡等情況時容易引發安全事故，無法正常工作。因此，

對驅動電機進行安全檢測時需要進行過載能力試驗、接觸電流試驗、絕緣電阻試驗和介強度試驗，以確保驅動電機的安全。（3）DC/DC功率變換器安全性分析

作為在直流電路中將一個電壓值的電能轉換為另一個電壓值的電能裝置，DC/DC功率變換器生產工藝復雜，制造過程控制不嚴將會直接影響其工作性能，產生異響和燒焦氣味，引發安全事故。另外，在電動汽車行駛過程中，振動頻率較高，DC/DC功率變換器易產生松動和損壞，無法進行正常工作。當DC/DC功率變換器殼體受到重物撞擊時，也容易產生塑性變形。

隨著當前我國經濟和科學技術的飛速發展，人們對汽車的需求日益增大，在一定程度上促進了汽車行業的發展，汽車電器系統使用越來越廣泛，汽車電器系統的可靠性也顯得至關重要。

參考文獻：

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