一.概况
在汽车上,往往一条线束包裹着十几支甚至几十支电线,密密麻麻令人难以分清它们的走向,加上电是看不见摸不着,因此汽车电路对于许多人来说,是很复杂的东西。但是任何事物都有它的规律性,汽车电路也不例外。
一般家庭用电是用交流电,实行双线制的并联电路,用电器起码有两根外接电源线。从汽车电路上看,从负载(用电器)引出的负极线(返回线路)都要直接连接到蓄电池负极接线柱上,如果都采用这样的接线方法,那么与蓄电池负极接线柱相连的导线会多达上百根。为了避免这种情况,设计者采用了车体的金属构架作为电路的负极,例如大梁等。因此,汽车电路与一般家庭用电则有明显不同:汽车电路全部是直流电,实行单线制的并联电路,用电器只要有一根外接电源线即可。
蓄电池负极和负载负极都连接到金属构架上,也就是称为“接地”。这样做就使负载引出的负极线能够就近连接,电流通过金属构架回流到蓄电池负极接线。随着塑料件等非金属材料在汽车上应用越来越多,现在很多汽车都采用公共接地网络线束来保证接地的可靠性,即将负载的负极线接到接地网络线束上,接地网络线束与蓄电池负极相连。
汽车电路实行单线制的并联电路,这是从总体上看的,在局部电路仍然有串联、并联与混联电路。全车电路其实都是由各种电路叠加而成的,每种电路都可以独立分列出来,化复杂为简单。全车电路按照基本用途可以划分为灯光、信号、仪表、启动、点火、充电、辅助等电路。每条电路有自己的负载导线与控制开关或保险丝盒相连接。
灯光照明电路是指控制组合开关、前大灯和小灯的电路系统;信号电路是指控制组合开关、转弯灯和报警灯的电路系统;仪表电路是指点火开关、仪表板和传感器电路系统;启动电路是指点火开关、继电器、起动机电路系统;充电电路是指调节器、发电机和蓄电池电路系统。以上电路系统是必不可少的,构成全车电路的基本部分。辅助电路是指控制雨刮器、音响等电路系统。随着汽车用电装备的增加,例如电动座椅、电动门窗、电动天窗等,各种辅助电路将越来越多。
旧式汽车电路比较简单,一般情况下,它们的正极线(俗称火线)分别与保险丝盒相接,负极线(俗称地线)共用,重要节点有三个,保险丝盒、继电器和组合开关,绝大部分电路系统的一端接保险丝或开关,另一端联接继电器或用电设备。但在现代汽车的用电装置越来越多的情况下,线束将会越来越多,布线将会越来越复杂。随着汽车电子技术的发展,现代汽车电路已经与电子技术相结合,采用共用多路控制装置,而不是象旧式汽车那样通过单独的导线来传送。
使用多路控制装置,各用电负载发送的输入信号通过电控单元(ECU)转换成数字信号,数字信号从发送装置传输到接收装置,在接收装置转换成所需信号对有关元件进行控制。这样就需在保险丝、开关和用电设备之间的电路上添加一个多路控制装置(参阅广州雅阁后雾灯线路简图)。采用多路控制线路系统可以减少线束数量,还可以通过ECU对各分支电路系统进行故障检测。
二、电路概述
据统计某些汽车的电路故障占故障率的70%,懂一点汽车电路如同持有护身符,走南闯北更加畅通无阻啦。
单线制并联电路一般汽车电路是实行单线制的并联电路,多数电路的正极线(俗称火线)分别与保险丝盒相接,负极线(俗称地线)共用,重要节点有三个,保险丝盒、继电器和组合开关。
化复杂为简单纵横交错的汽车电路其实都是由各种电路叠加而成的,每种电路都可以独立分列出来,化复杂为简单。整车电路按照用途可以划分为灯光、信号、仪表、启动、点火、充电等电路。每条电路有自己的导线与控制开关或保险丝盒相连接。
抓住共性绝大部分电线的一端接保险丝或开关,另一端联接继电器或用电设备。例如大灯电路兵分两铬,一路是电源支路即保险丝盒(正极线)—>大灯继电器—>大灯—>负极线,另一路是控制支路即保险丝盒—>组合开关—>大灯继电器—>负极线。其它象小灯、制动灯、转向灯、车厢灯、雨刮器等用电设备的电路也基本相似。
找到关键一般汽车上的保险丝盒与继电器放在同一个地方上以方便检查。还要了解组合开关的功能,尤其是组合开关联插件上各支导线的作用。如果知道保险丝盒、继电器和组合开关等三个重要节点的作用和位置,再学习对照有关的汽车电工书籍就比较容易入门了。
三、汽车上的数据总线
20世纪90年代以来,汽车上由电子控制单元指挥的部件数量越来越多,例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置(ABS)、安全气囊装置、电控门窗装置、主动悬架等等。随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用,车上的ECU数量越来越多。因此,一种新的概念——车上控制器局域网络CAN(Controller Area Netwrk)的概念也就应运而生了。为使不同厂家生产的零部件能在同一辆汽车中协调工作,必须制定标准。按照ISO有关标准,CAN的拓朴结构为总线式,因此也称为CAN总线。
数据总线搭载了不同的信息,这些信息由不同的部件发出,到达另一些不同的部件。它需要规范信息的流动。一种基本的规则是分时。在这种规则下,数据总线在每一时刻只能被两个部件占用,在两个部件之间传送信息。由于电信息传播的速度极快,数据总线完全可以满足许多部件进行分时信息传递的需要。
在现代轿车的设计中,CAN已经成为必须采用的装置,奔驰、宝马、大众、沃尔沃及雷诺汽车都将CAN作为控制器联网的手段。由于我国中高级轿车主要以欧洲车型为主,因此欧洲车应用最广泛的CAN技术,也将是国产轿车引进的技术项目。目前汽车上的网络连接方式主要采用2条CAN,一条用于驱动系统的高速CAN,速率达到500kb/s,另一条用于车身系统的低速CAN,速率是100kb/s。
驱动系统CAN主要连接对象是发动机控制器(ECU)、ASR及ABS控制器、安全气囊控制器、组合仪表等等,它们的基本特征相同,都是控制与汽车行驶直接相关的系统。车身系统CAN主要连接对象是四门以上的集控锁、电动车窗、后视镜和厢内照明灯等。在信息社会中,有些先进的轿车除了上述两条总线,还会有第三条CAN总线,它主要负责卫星导航及智能通讯系统。
目前,驱动系统CAN和车身系统CAN这两条独立的总线之间没有关系。工程师将逐步克服技术障碍,设置“网关”,在各个CAN之间搭桥实现资源共享,将各个数据总线的信息反馈到仪表板总成上的显示屏上。驾车者只要看看仪表板,就可以知道各个电控装置是否正常工作了。
一些汽车专家认为,就像汽车电子技术在20世纪70年代引入集成电路、80年代引入微处理器一样,近10年数据总线技术的引入也将是汽车电子技术发展的一个里程碑。