宫瑞岐
长城汽车股份有限公司 河北省保定市 071000
摘要：现代汽车产品的市场竞争越来越激烈，在保证性能的前提下达到成本最优，是各整车厂努力的重点方向。因此，作为产品设计师，在项目开发前期的成本意识显得尤为重要，有些功能或性能指标的实现需要增加大量的成本，而这些功能可能并不是用户重点关注的，这就可能引起成本的浪费，因此在设计初期需要通过大量的对标与用户调查，找到功能、性能与成本的平衡点。本文以某具体车型为例，提供了整车电气原理方案设计优化的思路和方法，希望能为后续新车型电气原理方案的制定提供有价值的参考。
关键词：电气原理；成本优化；电源分配；搭铁分配
汽车电线束的设计分为机械部分和整车电气原理部分。机械部分主要从优化电线束路径、优化各子部件的用量及优化采购成本等方面考虑降低成本。电气原理部分则从优化电源分配、搭铁分配、系统接线原理等方面考虑降低成本。二者是有交集的，在成本优化过程中必须综合考虑才能达到最佳效果。本文主要以某具体车型项目为例，介绍整车电气原理方面成本优化的方法及思路。
1整车电气原理方案设计优化思路
1.1电源分配优化
在电线束系统设计流程中，电源分配占据着重要的地位，它是整车原理设计的前提条件，也是保证整车功能可靠的前提条件。一个合理的电源分配可以大大提高车辆可靠性，保证各电子电气部件的正常工作，并保证车辆的安全性。汽车电源分配的内容就是合理地给电子电气部件分配电源和设置熔断丝，选择线径，进行电路保护，并尽量减小某个回路由于过流或短路烧断熔断丝后，对其他电路和电子电气部件的影响。由此可见，电源分配决定了整车熔断丝和继电器的使用规格及用量，以及由熔断丝保护的导线的规格，几乎涵盖了电线束总成的大部分子部件。因此，一个合理的电源分配设计对电线束的总成本影响是巨大的。
1.2搭铁分配优化
汽车上的搭铁线是构成电气回路的不可缺少的组成部分，它将蓄电池的负极与车身钣金、发动机缸体、变速器壳体连接起来，使得全车各个电气件通过搭铁线实现了与蓄电池负极电气连接，因此搭铁回路的分配和设计方案，与整车电子电气系统的功能和性能直接相关。搭铁分配设计决定了整车搭铁点的数量，各用电器搭铁点的位置，如果设计得不合理，不仅影响电气系统的使用性能，而且会带来整车线束成本的增加。因此，搭铁分配的优化设计是电线束原理成本优化需要考虑的一个重要方向。
1.3系统接线原理优化
电气原理设计的目的是实现整车电气功能，而同一个电气功能的实现可能会依托于不同的系统接线原理。系统接线原理体现了电气功能的实现方式，在电气原理设计过程中，不仅需要保证稳定地实现电气功能，而且要能达到成本与性能之间的平衡，这是系统接线原理设计优化的重点。
2电源分配优化
2.1配电盒方案优化
汽车的电源分配均以配电盒为中枢，配电盒就相当于电线束总成“神经中枢”，整车所有用电器的供电回路大多数都经过配电盒供电。而电源分配的方案决定了整车配电盒的数量、规格及尺寸大小。以某车型为例，全车共有3个配电盒，即蓄电池正极配电盒、前舱配电盒和仪表板配电盒。原蓄电池正极配电盒中放置整车供电的大电流熔断丝，此设计主要对标某德系合资车型示。这种设计方案的优点是有利于平台化产品的开发，并降低了通过其它配电盒的最大通过电流。但这种方案最大的缺点是配电盒尺寸大，属于异型结构，无法借用供应商现有的产品，需要新开模具。这直接带来了蓄电池正极配电盒成本的增加。综上考虑，此车型电源分配方案成本优化的重点方向是取消蓄电池正极配电盒或选用供应商现有的正极配电盒产品。同时尽量保证对前舱配电盒和仪表板配电盒的影响最小。供应商资源中，用于正极配电盒的现有产品最多为4路输出。结合此车型正极配电盒现方案的熔断丝数量，需要将原方案正极配电盒中的一部分熔断丝重新分配到其余2个配电盒中。其余2个配电盒中无MIDI熔断丝的预留位置，为保证不改动其余2个配电盒的结构，需要考虑优化电源分配方案，从而降低原MIDI熔断丝的容量。
2.2熔断丝优化思路
电气件电源回路的熔断丝共用方案应该遵循以下原则。
1）相同电源类型是电气件熔断丝共用的必要非充分条件。
2）相同安全等级的电气件且从属于一个电气子系统的电源回路可以共用熔断丝。
3）工作电流＜1A的电气件负载，尽管其物理类型不同，但是其熔断丝可以共用。
4）不同安全等级的电气件电源回路不能共用熔断丝，避免出现等级低的电气件电源回路短路或过载而导致熔断丝熔断，从而影响了安全等级高的电气件正常工作。
5）安全等级为1级的电气件电源回路应该单独设置熔断丝，不能与其它电气件负载共用。
6）工作电流值≥30A的电气件负载其熔断丝应该单独的，不能与其它电气件负载共用，如ABS／ESP、EPS／EH－PS、冷却风扇、鼓风机等。
7）有些与行车安全相关的电气件负载，虽然其电源类型相同，工作电流值也不大，但是也不能共用熔断丝，如左、右灯组。
8）有些关键电气件备份判断信号的电源回路不能与主信号电源回路共用熔断丝，如接触式制动开关的常开和常闭信号的电源回路。
9）外接设备的电源回路最好单独设置熔断丝，因为设计师无法约束用户外接设备的品质，此回路出现短路或过载的几率比较大，所以不要与其它电气件负载共用熔断丝，如点烟器、后备电源、诊断接口电源回路等。
3搭铁分配优化
3.1搭铁分配优化思路
电气件搭铁点共用方案及成本优化方案应该遵循以下原则。
1）安全等级为1级的控制器如安全气囊控制器、ECU、TCU、ESP等控制器应单独搭铁。
2）工作电流≥30A的电气件负载应该单独搭铁，如冷却风扇、EPS、鼓风机等。
3）为了避免对信号产生干扰，电气件负载的功率搭铁和信号搭铁不能共用。
4）为了避免干扰音视频信号，音响单元应该单独搭铁。
5）为了降低同时失效的几率，与行车安全相关的左右对称电气件负载不要共用搭铁，例如左右侧前照灯的搭铁回路。
3.2搭铁分配优化方案
根据上述原则，对此车型目前的搭铁分配进行了优化设计，此车型设计初期基本满足上述要求，主要根据第6条优化了部分搭铁回路的导线线径。经统计，由0.5mm2导线降低至0.35mm2的导线共计34.657m，可降低成本2.77元。
4系统接线原理优化
4.1原方案
组合开关输入给BCM，由BCM驱动远近光灯。操作组合开关接通近光挡或远光挡时，相当于将对应管脚搭铁，此搭铁信息通过硬线反馈给BCM相应管脚，BCM驱动近光灯点亮（近光挡）或驱动远光灯电磁阀工作（远光挡）。
4.2优化方案
由组合开关直接驱动远近光灯工作。通过组合开关控制外部继电器来实现远近光灯的工作，当组合开关在近光挡时，远近光继电器吸合，此时近光灯点亮。当组合开关在远光挡时，远光电磁阀负极通过组合开关搭铁，远光电磁阀工作，切换至远光灯。
5总结
汽车电线束是汽车电路的网络主体，相当于汽车的神经网络，没有电线束也就不存在汽车电路。随着人们对汽车的安全性、舒适性、经济性和排放性要求的提高，汽车电线束变得越来越复杂。复杂的系统带来的是汽车电线束成本的上升。汽车电线束是电气件中成本构成最复杂，占电气件成本比例最高的总成件，因此汽车电线束的精益化设计显得尤为重要。精益化设计不仅能带来汽车线束总成本的降低，而且有利于实现整车的轻量化。
参考文献：
［1］JASOD610.熔断器及其电路［S］.1993.
［2］JASOD609.汽车低压电线的电流容量［S］.2001.
［3］Littelfuse.AutomotiveCircuitProtectionProducts［Z］.2014.