E45大學(xué)生電動(dòng)方程式賽車低壓線束設(shè)計(jì)摘要：汽車線束是整車的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分布在汽車的各個(gè)位置。連接著各個(gè)系統(tǒng)的檢測模塊到控制模塊再到執(zhí)行模塊，是汽車中不可或缺的重要組成部分。線束設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到整車各系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，安全可靠。汽車線束設(shè)計(jì)需要考慮如何使導(dǎo)線縮短，減少壓降，還要考慮線束防護(hù)問題，避免線束受到高溫，油污，雨水等惡劣環(huán)境因素影響。在查閱了大賽相應(yīng)規(guī)則以及汽車行業(yè)線束的設(shè)計(jì)規(guī)范，對往年賽車的線束設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化改良，其中重點(diǎn)改進(jìn)了線束分段設(shè)計(jì)、線束安裝工藝以及線束防護(hù)設(shè)計(jì)等。合理的線束分段極大的方便了線束的安裝，提高了接線效率。也為后期線束的檢查維修提供了便捷。關(guān)鍵詞：大學(xué)生電動(dòng)方程式，線束設(shè)計(jì)DesignoflowvoltageharnessforE45collegeelectricFormulaRacingAbstract:Automobileharnessistheneuralnetworkofthewholevehicle,whichisdistributedineverypositionoftheautomobile.Connectingthedetectionmoduleofeachsystemtothecontrolmoduleandthentotheexecutivemoduleisanindispensablepartofthecar.Thequalityofharnessdesignisdirectlyrelatedtothestableoperation,safetyandreliabilityofvehiclesystems.Thedesignofautomobileharnessneedstoconsiderhowtoshortentheconductorandreducethevoltagedrop,aswellastheprotectionofharnesstoavoidtheinfluenceofhightemperature,oilpollution,rainandotheradverseenvironmentalfactors.Afterconsultingtherelevantrulesofthecompetitionandthedesignspecificationsoftheharnessintheautomobileindustry,theharnessdesignoftheracingcarinthepastyearshasbeenoptimizedandimproved,withthefocusonimprovingthesegmentdesignoftheharness,theinstallationprocessoftheharnessandtheprotectiondesignoftheharness.Thereasonablesegmentoftheharnessgreatlyfacilitatestheinstallationoftheharnessandimprovesthewiringefficiency.Italsoprovidesconvenienceforinspectionandmaintenanceofwiringharnessinlaterstage.Keywords:ElectricequationofCollegeStudents；Harnessdesign目錄緒論1.1課題研究背景1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀課題內(nèi)容2.1課題研究方向2.2課題主要內(nèi)容總體方案3.1導(dǎo)線選擇3.2布線方式線束設(shè)計(jì)4.1線束設(shè)計(jì)概述4.2調(diào)查研究4.3繪制模塊電路原理圖4.4線束布置總結(jié)參考文獻(xiàn)致謝緒論課題研究背景中國大學(xué)生電動(dòng)方程式汽車大賽（簡稱“中國FSEC”）是一項(xiàng)由高等院校汽車工程或汽車相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生組隊(duì)參加的汽車設(shè)計(jì)與制造比賽。各參賽車隊(duì)按照賽事規(guī)則和賽車制造標(biāo)準(zhǔn)，在一年的時(shí)間內(nèi)自行設(shè)計(jì)和制造出一輛在加速、制動(dòng)、操控性等方面具有優(yōu)異表現(xiàn)的小型單人座休閑賽車，能夠成功完成全部或部分賽事環(huán)節(jié)的比賽。中國FSEC是一項(xiàng)非盈利的社會公益性事業(yè)，利在當(dāng)代，功在未來。項(xiàng)目的運(yùn)營和發(fā)展結(jié)合優(yōu)秀高等院校資源、整車和零部件制造商資源，獲得了政府部門和社會各界的大力支持以及品牌企業(yè)的資助。社會各界對項(xiàng)目投入的人力支持和資金贊助全部用于賽事組織、賽事推廣和為參賽學(xué)生設(shè)立賽事獎(jiǎng)金。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀FormulaSAE(FSAE)由國際汽車工程師學(xué)會于1978年開辦，其概念源于一家虛擬制作工廠，由所有大學(xué)生設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)征集設(shè)計(jì)制造一輛小型的類似于標(biāo)準(zhǔn)方程式的賽車，要求賽車在加速、制動(dòng)、操控性方面都有優(yōu)異的表現(xiàn)并且足夠穩(wěn)定耐久。第一屆比賽于1979年在美國休斯頓舉行，比賽名為SAE迷你印地賽車，這也是唯一的一次比賽以此命名，參賽隊(duì)伍中有11只完賽。30年來，F(xiàn)SAE已發(fā)展成為每個(gè)由15個(gè)國家舉辦的20場賽事、并由數(shù)百支來自全球頂級高校的車隊(duì)參與的青年工程師盛會。中國自2010年開始引進(jìn)FSAE賽事以來，國內(nèi)高校車隊(duì)發(fā)展迅猛，在學(xué)習(xí)和總結(jié)美、日、德等國家相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國國情，精心打造全新的賽事。在比賽過程中，參賽隊(duì)員能充分將所學(xué)的理論知識運(yùn)用于實(shí)踐中，同時(shí)，還學(xué)習(xí)到組織管理、市場營銷、物流運(yùn)輸、汽車運(yùn)動(dòng)等多方面知識，培養(yǎng)了良好的人際溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，成為符合社會需求的全面人才。課題內(nèi)容課題研究方向在汽車電路中，線束占據(jù)著十分重要的地位，隨著汽車上各類服務(wù)駕乘人員的功能增加，單位車輛上的用電器數(shù)量也大幅度增加，相比于老式汽車，現(xiàn)代的汽車在功能和舒適性配置數(shù)不勝數(shù)，駕駛員在車外通過一個(gè)按鈕便可遠(yuǎn)程啟動(dòng)車輛，操控車窗玻璃升降，尾門開啟。進(jìn)入車內(nèi)，座椅、方向盤電動(dòng)調(diào)節(jié)到一個(gè)舒適位置，天氣炎熱可以打開座椅通風(fēng)，氣溫低時(shí)，可以加熱座椅和方向盤。相比于舒適性配置，安全性方面配置也大幅增加。車身控制系統(tǒng)，防抱死系統(tǒng)等等。所有系統(tǒng)都離不開線束。如果把汽車比作人體，汽車線束相當(dāng)于血管和神經(jīng)，它的作用是將車輛各個(gè)電氣設(shè)備連接起來，用來傳輸電量以及信號。課題主要內(nèi)容根據(jù)大賽規(guī)則對電動(dòng)方程式賽車進(jìn)行整車低壓線束設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容有：調(diào)查與尋找問題查閱大賽規(guī)則；查找往年電路設(shè)計(jì)及線束布置問題；電源分配確定各系統(tǒng)控制流程及功率；選擇保險(xiǎn)絲與繼電器型號；搭鐵分配設(shè)計(jì)搭鐵回路；確定搭鐵方式；繪制各系統(tǒng)原理圖編制導(dǎo)線編號及顏色；計(jì)算導(dǎo)線線徑；繪制各系統(tǒng)原理圖；繪制整車原理圖確定集成模塊控制盒；繪制整車原理圖；總體方案導(dǎo)線選擇導(dǎo)線的標(biāo)準(zhǔn)汽車導(dǎo)線是汽車各個(gè)系統(tǒng)電路之間溝通的紐帶，使電流流通，實(shí)現(xiàn)電子元器件的各項(xiàng)功能。汽車導(dǎo)線分為低壓導(dǎo)線和高壓導(dǎo)線。汽車線束又稱為低壓導(dǎo)線，常用的導(dǎo)線通常為多股膠合銅導(dǎo)線，柔軟不易折斷。絕緣皮為PVC絕緣材料。線束用導(dǎo)線對材料要求十分嚴(yán)格，要有好的電氣性能、耐溫、耐磨、耐油、耐腐蝕、防水、阻燃、抗氧化等特性。汽車線束常用的導(dǎo)線種類有國標(biāo)、日標(biāo)、德標(biāo)等幾種系列。國標(biāo)導(dǎo)線主要特點(diǎn)是線芯柔軟，絕緣皮較厚，延展性好。日標(biāo)導(dǎo)線特點(diǎn)主要為柔韌性就好，絕緣皮薄。德標(biāo)導(dǎo)線相比于日標(biāo)導(dǎo)線絕緣皮更薄，柔韌性更好。國家標(biāo)準(zhǔn)JB8734國家機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)RVVPRVVGB/T?2951電纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法JB/T8139QVR、QVR-105、QVVROC/T730-2005道路車輛用薄壁絕緣低壓電線日本汽車電線產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)JIS?C3406?汽車用薄壁絕緣低壓電纜?AV型?日本汽車工程學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)JASO?D611?汽車用薄壁絕緣低壓電纜?AVS?AVSS?CAVSJASO?D608?汽車用耐熱低壓電纜?AVX、AEX德國汽車電線產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)DIN?72551?德國國家標(biāo)準(zhǔn)?FLY、FLRY、FLYWVW?60306?大眾公司標(biāo)準(zhǔn)??FLRY?FLR6Y?FLR7Y?FLR13Y?FLR31Y等各個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)除了測試不同之外，最大區(qū)別就是同一規(guī)格的電線，結(jié)構(gòu)、橫截面、材料使用分級、電線絕緣厚度以及電線所用材料不同，相對來說，德標(biāo)的選擇較廣?？紤]到導(dǎo)線選擇、成本、輕量化以及是否容易購買，最終E45電動(dòng)方程式賽車低壓線束選擇德標(biāo)導(dǎo)線。導(dǎo)線的顏色為了便于汽車線束設(shè)計(jì)區(qū)分、各個(gè)系統(tǒng)電路的連接以及后期保養(yǎng)維修更換，汽車用導(dǎo)線多使用顏色進(jìn)行區(qū)分。導(dǎo)線顏色有單色、雙色和三色。其中單色導(dǎo)線和雙色導(dǎo)線用的最多，部分車型使用三色導(dǎo)線。單色導(dǎo)線指絕緣皮為單一顏色的導(dǎo)線，由于汽車電器數(shù)量增多，系統(tǒng)功能越來越多，線束分類逐漸繁多，單色導(dǎo)線不能滿足使用需求，為此采用了雙色導(dǎo)線。雙色導(dǎo)線即絕緣皮為兩種顏色的導(dǎo)線。顏色分為主色和輔助色，主色為雙色導(dǎo)線中面積占比例較大的顏色，輔助色為環(huán)布導(dǎo)線的條色帶或螺旋色帶，協(xié)助區(qū)分導(dǎo)線。目前，汽車線束行業(yè)有一套默認(rèn)的導(dǎo)線顏色標(biāo)準(zhǔn)，各家汽車企業(yè)也會根據(jù)自身生產(chǎn)設(shè)計(jì)需求做出變動(dòng)。以雙色線為基礎(chǔ)選用，各個(gè)用電系統(tǒng)的電源線為單色，其余為雙色，雙色線的主色如下表所示。表3-2各用電系統(tǒng)電線主色選擇系統(tǒng)名稱導(dǎo)線主色代號電源系統(tǒng)紅R電氣裝置接地線黑B點(diǎn)火啟動(dòng)系統(tǒng)白W燈光信號系統(tǒng)綠G車身內(nèi)部照明系統(tǒng)黃Y儀表、報(bào)警指示和喇叭系統(tǒng)棕Br前照燈、霧燈等外部照明系統(tǒng)藍(lán)BI各種輔助電機(jī)及電氣操縱系統(tǒng)灰Gr收放音機(jī)、點(diǎn)煙器等系統(tǒng)紫VE45電動(dòng)方程式賽車低壓線束設(shè)計(jì)參考了行業(yè)選色規(guī)范，同時(shí)針對賽車線束需求對導(dǎo)線顏色選擇以及導(dǎo)線代號做出了變動(dòng)。表3-3E45電動(dòng)方程式線束顏色選擇導(dǎo)線用途導(dǎo)線主色代號低壓蓄電池導(dǎo)線，+12V電源輸入紅色R接地線，用電器負(fù)極黑色B+5V電源線黃色Y油門信號線紫色Pu電流傳感器信號線/連接線白色W制動(dòng)壓力傳感器信號線/液壓開關(guān)信號線藍(lán)色Bl安全回路電線綠色G角度傳感器信號線粉P布線方式線束設(shè)計(jì)，盡量采取模塊化根據(jù)整車底盤結(jié)構(gòu)，電器件位置的不同，線束布置方式也不盡相同，選擇合理適合的布線方式尤為重要。目前汽車線束布線方式有H、E、型以及H型和E型相結(jié)合等方式。H型整車布線形狀類似字母H，車身地板線束沿儀表中控臺，一部分通過左右兩側(cè)的車身鈑金孔向車頭方向，另一部分沿地板向后給照明等系統(tǒng)供電。整車線束從前到后有兩個(gè)路線貫穿，因此線束布局比較靈活，線束相對較細(xì)，更利于線束生產(chǎn)制作。E型整車布線形狀類似字母E，整車線束從前往后只有一側(cè)路線。布局簡單，減少車身打孔數(shù)量以及方便過孔保護(hù)。單一的路線會使線束變粗，不利于整車線束裝配，也不利于線束生產(chǎn)制作?？紤]到H型和E型布線方式的優(yōu)點(diǎn)及不足，多家車企推行H型和E型相結(jié)合的布線方式，充分利用了兩種布線方式的優(yōu)點(diǎn)。E45電動(dòng)方程式賽車充分借鑒了以上三種布線方式，同時(shí)根據(jù)中國大學(xué)生電動(dòng)方程式汽車大賽規(guī)則、整車電器件布局位置以及車手操作習(xí)慣設(shè)計(jì)了“日”型布線方式?！叭铡毙驼嚥季€形狀類似漢字日，整車布線從前往后有兩側(cè)布線路徑，其中安全回路線束貫穿整車。線束布局方便，線束相對較細(xì)，有利于整車線束裝配以及后期線束檢查與維修。同時(shí)，“日”型布線方式便于合理分工，有利于隊(duì)員之間協(xié)同工作，提高接線效率。線束設(shè)計(jì)線束設(shè)計(jì)概述線束是電氣產(chǎn)品或者具有電氣系統(tǒng)產(chǎn)品的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)整車電氣系統(tǒng)之間的信息傳遞。它把集成模塊控制盒與各個(gè)電器連接到一起，形成完整的控制系統(tǒng)。整車線束分為主線束和分支線束。以一般汽車線束為例，主線束包含了車身線束和底盤線束。按照汽車電氣系統(tǒng)分類，分為發(fā)動(dòng)機(jī)線束、變速器線束以及儀表線束等。主線束又有許多分支線束。例如發(fā)動(dòng)機(jī)線束可以分為進(jìn)氣系統(tǒng)線束、排氣系統(tǒng)線束和點(diǎn)火系統(tǒng)線束等。調(diào)查研究大賽規(guī)則大學(xué)生方程式汽車大賽國際規(guī)則以兩年為一周期，通常只在奇數(shù)年做主要改動(dòng)。2019年中國方程式汽車大賽規(guī)則仍堅(jiān)持以國際規(guī)則為主體并適當(dāng)同步，同時(shí)部分參照德國規(guī)則；涉及安全，對比國際規(guī)則與德國規(guī)則而從嚴(yán)要求。此外，本規(guī)則中小部分內(nèi)容根據(jù)中國賽的具體情況作了一些適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。電氣規(guī)則方面，相比去年，也做出了較大變化，增加了許多新的規(guī)則，根本目的也是為了參賽人員的安全，值得推崇。對于電氣系統(tǒng)方面，增加了電氣隔離的定義，在賽車電氣系統(tǒng)的最高驅(qū)動(dòng)電壓或250V（取較大值）測試下，回路之間電阻大于500Ω/V；回路之間的耐壓應(yīng)超過最高驅(qū)動(dòng)電壓的三倍或750V（取較大值）。電氣動(dòng)力總成方面，電池箱輸出的最大驅(qū)動(dòng)功率不得超過80KW，功率限制適用于驅(qū)動(dòng)功率，不包括DCDC，對功率限制做出了明確的解釋。加速踏板/制動(dòng)踏板可靠性檢查規(guī)則增加了時(shí)間限制，當(dāng)加速踏板位置傳感器的信號輸出超過25%并踩下制動(dòng)踏板，且這一狀態(tài)持續(xù)500ms以上時(shí)，電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩必須為0Nm。通用要求規(guī)則，放松了接地的要求，輪邊轉(zhuǎn)動(dòng)部件可以不接地。電氣系統(tǒng)過流保護(hù)裝置，增加了過流保護(hù)設(shè)備的溫度要求，至少滿足0℃~85℃的使用范圍。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)規(guī)則方面修改了IGBT門級驅(qū)動(dòng)電壓的限制，由620V改為630V。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件定位上，澄清輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)線纜最小長度的定義，即電機(jī)到防滾環(huán)或防撞結(jié)構(gòu)最近的距離，并計(jì)入折彎半徑。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電纜、連接器和絕緣物的最低可接受溫度由去年的90℃降為更普遍的85℃。放電回路必須設(shè)計(jì)在電池箱外部，當(dāng)電池箱移除時(shí)，放電電路依舊能為中間回路的電容放電。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)激活指示方面新增一項(xiàng)規(guī)則，座艙內(nèi)需要有一個(gè)綠色指示燈，當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)斷開時(shí)點(diǎn)亮。往年問題隨著比賽的多次舉行，規(guī)則中存在的問題與不足也慢慢顯露出來，需要規(guī)則編譯人員和眾多參賽人員一起去完善。每年參賽隊(duì)員也會遇到各種新的挑戰(zhàn)，不會墨守成規(guī)，直接沿用上一屆的設(shè)計(jì)成果。運(yùn)用自己所學(xué)知識和獨(dú)到的見解去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，同時(shí)也可以和賽事舉辦方、規(guī)則編譯人員保持聯(lián)系，提供自己的建議，慢慢形成一種良性循環(huán)。往年設(shè)計(jì)中存在一些電路設(shè)計(jì)方面的問題，一方面是大賽規(guī)則的完善，需要重新設(shè)計(jì)電路，另一方面是對規(guī)則理解不到位，產(chǎn)生主觀錯(cuò)誤。不論是處于什么方面，都需要電路設(shè)計(jì)的隊(duì)員重新面對問題與挑戰(zhàn)。比如，今年新加了1條規(guī)則，即座艙內(nèi)需要有一個(gè)綠色指示燈，在陽光直射下清晰可見，并能清楚地標(biāo)識“TSoff”，當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)斷開時(shí)，該指示燈點(diǎn)亮。這需要今年電路設(shè)計(jì)隊(duì)員去單獨(dú)設(shè)計(jì)一條回路去實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。除了電路設(shè)計(jì)方面，還有線束防護(hù)以及密封性方面，線束在賽車高速運(yùn)動(dòng)中穩(wěn)定可靠，經(jīng)受住車檢淋雨測試也十分重要，關(guān)系著賽車安全性以及操控性能。由于賽車是半開放式，駕駛艙沒有車身包裹，駕駛艙線束需要注重防水處理，防止在淋雨測試以及下雨天氣時(shí)雨水沿著駕駛艙線束流向賽車的干區(qū)，前艙。避免影響接插件以及各類傳感器功能以及整車安全性，保護(hù)車手安全。在賽車干濕過渡區(qū)線束上添加橡膠阻水環(huán)可以有效阻止雨水沿著線束流向賽車前艙，此外也可以在線束上做一個(gè)止水彎。橡膠阻水環(huán)圖插圖止水彎設(shè)計(jì)圖插圖繪制模塊電路原理圖油門丟失保護(hù)模塊電路確定功能加速踏板位置傳感器的信號出現(xiàn)不可靠信號超過100ms，輸向電機(jī)的動(dòng)力必須被完全切斷；加速踏板位置傳感器的信號開路、與地短路或者與供電正短路，必須斷開安全回路并且切斷AIR；電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，斷開50%以上的加速度踏板傳感器時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。明確要求至少有兩個(gè)獨(dú)立的加速踏板位置傳感器，兩個(gè)傳感器不允許共用電源線和信號線；至少安裝兩個(gè)不同正斜率傳遞函數(shù)的傳感器，斜率不同和/或偏移量不同；每個(gè)加速踏板位置傳感器都必須帶有一個(gè)獨(dú)立可切斷的接插件以用來車檢；傳感器參數(shù)；油門踏板傳感器的參數(shù)傳感器類型P3022霍爾式無觸點(diǎn)0-30°傳感器旋轉(zhuǎn)編碼原理根據(jù)角度輸出模擬電壓供電電壓5VDC工作電流16mA工作溫度-30℃~80℃輸出電壓0~5VDC安裝位置。油門踏板傳感器安裝位置圖繪制圖紙模塊電路圖插圖制動(dòng)丟失保護(hù)模塊電路確定功能前后制動(dòng)壓力傳感器信號其中一個(gè)出現(xiàn)不可靠信號時(shí)，斷開安全回路；前后制動(dòng)壓力傳感器的信號其中一個(gè)開路、與地短路或者與供電正短路，必須斷開安全回路并且切斷AIR。明確要求用于測量制動(dòng)踏板位置或制動(dòng)系統(tǒng)壓力的制動(dòng)系統(tǒng)傳感器（BSE）或開關(guān)必須被妥善安裝以便于檢查；制動(dòng)系統(tǒng)傳感器上必須采用一個(gè)獨(dú)立可拆卸的連接器進(jìn)行電氣連接，以便在技術(shù)檢查過程中斷開其信號連接；傳感器參數(shù)；制動(dòng)壓力傳感器的參數(shù)傳感器類型壓力敏傳感器工作原理真空度傳感器輸出型號類別模擬傳感器工作電壓5V工作電流40mA輸出電壓0.5-4.5V制動(dòng)壓力0-10bar安裝位置。制動(dòng)壓力傳感器安裝位置圖插圖繪制圖紙模塊電路圖插圖待駛模塊電路確定功能電機(jī)能對加速踏板信號做出響應(yīng)；待駛提示音持續(xù)1-3s；制動(dòng)燈顯示出明亮的亮度。明確要求在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被激活后，車手需要做出額外的動(dòng)作使賽車進(jìn)入待駛狀態(tài)。進(jìn)入待駛狀態(tài)所采取的額外的動(dòng)作必須包含踩下制動(dòng)踏板；斷開制動(dòng)壓力傳感器信號，不能進(jìn)入待駛狀態(tài)；退出待駛狀態(tài)模式不切斷安全回路；當(dāng)安全回路斷開時(shí)，必須立即退出待駛狀態(tài)模式；當(dāng)賽車進(jìn)入待駛狀態(tài)后必須發(fā)出有特點(diǎn)的聲音，持續(xù)時(shí)間至少1秒最大3秒；啟動(dòng)鳴笛的聲音強(qiáng)度必須至少為80分貝，最大為90分貝，采用快速加權(quán)測量。聲音強(qiáng)度會在一個(gè)沒有遮擋的空地中，距離賽車2m距離進(jìn)行測量；所使用的聲音必須易于辨識。不允許使用動(dòng)物叫聲，歌曲節(jié)選或冒犯性響聲，車輛不允許發(fā)出與啟動(dòng)鳴笛相似的其他聲音；喇叭和制動(dòng)燈參數(shù)；喇叭參數(shù)喇叭類型防水型通用喇叭聲音響度105db工作電壓12V工作電流1.5A制動(dòng)燈參數(shù)制動(dòng)燈型號防水型通用制動(dòng)燈工作電壓12VDC額定電流250mA防水等級IP67發(fā)光面積18cm安裝位置。喇叭安裝位置圖插圖制動(dòng)燈安裝位置圖插圖繪制圖紙模塊電路圖插圖制動(dòng)系統(tǒng)可信度檢測裝置（BSPD）模塊電路確定功能模擬5KW功率連接到BSPD上，按壓制動(dòng)踏板壓到某一位置或用力按壓踏板超過0.5s時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)閉并且不能重新激活；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)激活時(shí)，斷開電流傳感器，按壓制動(dòng)踏板壓到某一位置或用力按壓踏板超過0.5s時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)閉并且不能重新激活；當(dāng)賽車處于待駛狀態(tài)，按壓加速踏板超過25%行程時(shí)，按下制動(dòng)踏板，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，直到加速踏板行程小于5%時(shí)恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。明確要求BSPD的PCB是獨(dú)立的，且接口數(shù)量不超過必須的信號數(shù)量；BSPD的所有傳感器都必須在電池箱外部；制動(dòng)系統(tǒng)可靠性裝置必須直接由低壓系統(tǒng)主開關(guān)供電；電流傳感器參數(shù)；電流傳感器參數(shù)傳感器類型FXBY20霍爾直流傳感器電源電壓+12V功率0.5W精度±1%線性度≤±0.1%反應(yīng)時(shí)間≤10μs絕緣電壓在原邊與副邊電路之間：5KV有效值/50Hz/1分鐘失調(diào)電壓當(dāng)原邊電流In=0時(shí)，最大值±25mV頻率范圍0-50KHz溫漂（-25℃To+75℃）最大值≤±0.08%/℃工作溫度-40℃To+85℃安裝位置。電流傳感器安裝位置圖插圖繪制圖紙模塊電路圖插圖低壓上電延時(shí)模塊電路確定功能每次打開低壓主開關(guān)時(shí)，電池管理系統(tǒng)（AMS）和絕緣檢測裝置（IMD）指示燈亮起1-3s。明確要求指示燈應(yīng)安裝在座艙內(nèi)；指示燈亮?xí)r為紅色且在陽光直射下從座艙外和座艙內(nèi)都清晰可見；指示燈參數(shù)；指示燈參數(shù)指示燈類型金屬防水LED指示燈輸入電壓10-24VDC額定電流20mA防水等級IP67外殼材質(zhì)銅鍍鎳防爆等級LK10安裝位置。指示燈安裝位置圖繪制圖紙模塊電路圖插圖驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)激活指示燈（TSAL）模塊電路確定功能低壓控制系統(tǒng)激活時(shí)，TSAL僅有綠燈常亮；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)激活時(shí)，TSAL僅有紅燈以2-5Hz的頻率閃爍；低壓控制系統(tǒng)打開，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，檢測到外部高于60VDC的電源連接至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，TSAL為紅色閃爍；當(dāng)高壓斷開裝置（HVD）移除，短接HVD互鎖，激活驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，TSAL為紅色閃爍。明確要求TSAL只能用于指示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)，不允許執(zhí)行其他功能，一個(gè)TSAL中允許包含多個(gè)LED燈；TSAL必須由硬件電子裝置直接控制，不能使用軟件控制；TSAL安裝位置必須低于主環(huán)上賽車最高點(diǎn)，并且在翻滾保護(hù)范圍內(nèi)；TSAL不可低于賽車主環(huán)最高點(diǎn)下方150mm處，且任何情況下都不能與車手頭盔接觸；TSAL必須在地面垂直高度為1.6m，水平方向在以TSAL為圓心，半徑為3m的范圍內(nèi)且在陽光直射下清晰可見；TSAL參數(shù)；TSAL參數(shù)指示燈類型LED電源額定電壓12V最大工作電流1.5A亮度40cd/m頻率2Hz安裝位置。TSAL安裝位置圖插圖繪制圖紙模塊電路圖插圖驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)斷開指示燈（TSoff）模塊電路確定功能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)斷開時(shí)，綠色指示燈點(diǎn)亮。明確要求指示燈為綠色，并且安裝在座艙內(nèi)；指示燈在陽光直射下從座艙外和座艙內(nèi)都清晰可見，并清楚標(biāo)識“TSoff”；指示燈參數(shù)；指示燈參數(shù)指示燈類型金屬防水LED指示燈輸入電壓10-24VDC額定電流20mA防水等級IP67外殼材質(zhì)銅鍍鎳防爆等級LK10安裝位置。TSoff安裝位置圖插圖繪制圖紙模塊電路圖插圖電池管理系統(tǒng)（AMS）/絕緣檢測裝置（IMD）自鎖電路確定功能當(dāng)電池管理系統(tǒng)斷開安全回路時(shí)，AMS指示燈點(diǎn)亮且知道錯(cuò)誤狀態(tài)被手動(dòng)重置，同時(shí)斷開安全回路；當(dāng)IMD檢測到一個(gè)絕緣故障或自身故障時(shí)，IMD指示燈點(diǎn)亮且知道錯(cuò)誤狀態(tài)被手動(dòng)重置，同時(shí)斷開安全回路。繪制圖紙模塊電路圖插圖電源和接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)電源分配汽車上所有電路應(yīng)當(dāng)遵循近路原則，設(shè)計(jì)過程中，電路距離盡可能縮短且避免出現(xiàn)繞路的情況，提高電器件工作的穩(wěn)定性。此外，電路應(yīng)當(dāng)靠近電源，縮短導(dǎo)線距離，降低壓降，可以避免線束直徑增加，從而降低線束成本與質(zhì)量。搭鐵分配汽車一般使用低壓蓄電池配合發(fā)電機(jī)或者使用DC/DC給用電器供電。一般汽車電路都采用單線制，即蓄電池正極線直接與各用電設(shè)備連接，蓄電池負(fù)極直接搭在車架金屬導(dǎo)電部件上，用電器負(fù)極與車架金屬導(dǎo)電部件相連，利用車架金屬部件當(dāng)作導(dǎo)體，負(fù)極與車架金屬部件相連的接線方式稱為負(fù)極搭鐵。搭鐵設(shè)計(jì)的原則是就近原則，便于檢查，同時(shí)保證搭鐵點(diǎn)、搭鐵線和搭鐵端子牢固可靠，防止賽車在高速行駛時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)使搭鐵接觸不良，造成回路斷開。確定搭鐵點(diǎn)的數(shù)量與位置，區(qū)分搭鐵點(diǎn)的不同功能，分為電源地，功率地，信號地，屏蔽地。電源地是指整車電路的地，是將蓄電池負(fù)極用導(dǎo)線直接連接到車架上，電源地使整個(gè)車身成為電流回路中的負(fù)極。功率地是指整車電路中大功率用電設(shè)備的搭鐵，如系統(tǒng)電路中的散熱風(fēng)扇，燈光等。這些電器部件的電流一般會比較大，不能和其他弱電流以及信號線搭在一起，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。信號地是指小電流信號的搭鐵，包括模擬信號和數(shù)字信號等，在系統(tǒng)中通常是一些控制信號，需要獨(dú)立接地，防止信號干擾。屏蔽地是高壓電器部件在工作時(shí)導(dǎo)致周圍電磁場的變化，此時(shí)需要采取屏蔽層搭鐵來消除影響。由于電動(dòng)方程式賽車高壓部件較多，在設(shè)計(jì)時(shí)高壓線束以及高壓部件殼體都需要采用搭鐵設(shè)計(jì)。最后根據(jù)負(fù)載類型，考慮接地點(diǎn)合并，減少搭鐵線束的使用，減輕賽車的重量與成本。DC/DC變換器功率計(jì)算DC/DC，表示的是將某一電壓等級的直流電源變換其他電壓等級直流電源的裝置。DC/DC按電壓等級變換關(guān)系分升壓電源和降壓電源兩類，按輸入輸出關(guān)系分隔離電源和無隔離電源兩類。車載直流電源上接的DC/DC變換器是把高壓的直流電變換為低壓的直流電。建立整車電器件功率列表，便于整車負(fù)荷分析。整車用電器功率表序號用電器實(shí)際功率(W)1儀表32TSAL183AIR544風(fēng)扇51.35制動(dòng)燈0.8756喇叭20.257傳感器3.248控制器10.89BMS40.510繼電器功率消耗10長期及連續(xù)用電器功率計(jì)算用電器功率（W）時(shí)間系數(shù)計(jì)算值（W）儀表313TSAL18118AIR54154風(fēng)扇51.3151.3傳感器3.2413.24控制器10.8110.8BMS40.5140.5繼電器功率消耗10110折合功率（W）190.84短期用電器功率計(jì)算用電器功率（W）時(shí)間系數(shù)計(jì)算值（W）制動(dòng)燈0.8750.10.0875喇叭20.250.12.025折合功率（W）2.1125整車電器總功率折合為193W，所以選擇能夠在12V時(shí)輸出200W的DC/DC變換器?；芈吩O(shè)計(jì)保險(xiǎn)絲容量選擇計(jì)算保險(xiǎn)絲是一種熱能響應(yīng)裝置，它是對導(dǎo)線進(jìn)行保護(hù)的電氣元件。如果線路中沒有加保險(xiǎn)絲，那么一旦電路過載，短路發(fā)生時(shí)，流經(jīng)導(dǎo)線的電流大小超過導(dǎo)線的承載電流，此時(shí)導(dǎo)線發(fā)生自燃，引發(fā)安全事故。保險(xiǎn)絲容量計(jì)算方法:保險(xiǎn)絲容量（F）≥負(fù)載工作電流/（負(fù)載特性*峰值電流時(shí)間*負(fù)載裝配區(qū)域*保險(xiǎn)絲匹配區(qū)域）負(fù)載特性包括連續(xù)負(fù)載和間斷負(fù)載，連續(xù)負(fù)載是指工作時(shí)間在10s以上的用電設(shè)備，系數(shù)取0.8，間隙負(fù)載是指工作時(shí)間在10s以下的用電設(shè)備，系數(shù)取1.1。峰值電流時(shí)間：如出現(xiàn)峰值電流的時(shí)間小于0.2s的為1.0，如果時(shí)間大于等于0.3s的為0.7。負(fù)載裝配區(qū)域，如布置在室內(nèi)則系數(shù)為1.0，如布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙則系數(shù)為0.9。負(fù)載工作電流的計(jì)算公式：負(fù)載電流=（額定功率／標(biāo)稱電壓）×（實(shí)際電壓／標(biāo)稱電壓）額定功率（W），負(fù)載的額定功率；標(biāo)稱電壓（V），一般為12V；實(shí)際電壓（V），實(shí)際加載在電氣負(fù)載上的電壓，一般取13.5V。導(dǎo)線截面積的選擇計(jì)算汽車導(dǎo)線常用規(guī)格有標(biāo)稱截面積0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0、6.0等平方毫米的電線。以整車線束為例，0.5規(guī)格導(dǎo)線適用于儀表燈、指示燈、門燈、頂燈等；0.75規(guī)格導(dǎo)線適用于車牌燈，前后小燈、制動(dòng)燈等；1.0規(guī)格導(dǎo)線適用于前大燈、喇叭等。車上各種電氣設(shè)備所用的連接導(dǎo)線，根據(jù)用電設(shè)備的負(fù)載工作電流大小選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線截面積。其原則一般為：長時(shí)間工作的電氣設(shè)備選用實(shí)際載流量60%的導(dǎo)線，短時(shí)間工作的電氣設(shè)備選用實(shí)際載流量60%-100%之間的導(dǎo)線。同時(shí)還應(yīng)考慮電路中的電壓降和導(dǎo)線發(fā)熱等情況，以免影響用電設(shè)備的電氣性能和超過導(dǎo)線的允許溫度。為保證一定的機(jī)械強(qiáng)度，一般低壓導(dǎo)線截面積不小于0.5mm2導(dǎo)線載流值導(dǎo)線截面積（mm2載流量60%時(shí)允許連續(xù)電流(A)載流量100%時(shí)允許連續(xù)電流(A)0.5117.80.751510.61.01913.51.524172.53222.74.04229.865438.3107351.8確定導(dǎo)線線徑時(shí)需要考慮到電壓降、導(dǎo)線的布置位置以及發(fā)熱情況用電設(shè)備的電流強(qiáng)度為：I=P其中P為負(fù)載功率，W；UN導(dǎo)線截面積的計(jì)算公式為：A=IρL其中I為電流，A；ρ為銅線電阻率，一般取值0.0185Ω?mm2/為避免導(dǎo)線過度發(fā)熱，檢查電流密度，公式為：S=I/各電路允許的電壓降（額定電壓12V）電路導(dǎo)線電壓降（V）整個(gè)電路電壓降（V）備注發(fā)電機(jī)B+至蓄電池0.4--額定電壓和額定功率時(shí)的電流起動(dòng)機(jī)主電纜0.5--20℃時(shí)的起動(dòng)機(jī)短路電流照明電路0.10.1功率小于15W照明電路0.30.3功率大于15W吸引線圈和保持線圈1.51.9其他電路0.51.5導(dǎo)線的電流密度導(dǎo)線截面積（mm2允許電流密度（A）0.5100.75101.0101.5102.5104.01066106保險(xiǎn)絲及導(dǎo)線截面積選值表序號名稱負(fù)載電流（A）計(jì)算值(A)圓整值(A)導(dǎo)線截面積(mm21儀表＜0.5--10.52TSAL1.68753.3540.53AIR4.58.92100.754風(fēng)扇4.2758.48100.755制動(dòng)燈＜0.5--10.56喇叭1.6875--10.57傳感器＜0.5--10.58控制器0.91.7920.759AMS3.3756.780.75線束布置線束分段設(shè)計(jì)汽車線束的分段設(shè)計(jì)是根據(jù)電器件的類型以及在汽車上的布置位置將線束分成主線束以及分支線束，方便線束設(shè)計(jì)制作以及裝配。進(jìn)行線束分段時(shí)，應(yīng)遵循幾個(gè)原則：按線束功能，走向合理分段，采用模塊化設(shè)計(jì)減少連接點(diǎn)和過渡插頭避免重復(fù)布線，降低導(dǎo)線長度，減少線路壓降遠(yuǎn)離熱源，防水，防腐蝕，避免磨損，碰撞E45電動(dòng)方程式賽車根據(jù)電器件布置的位置和系統(tǒng)功能不同劃分為5個(gè)主線束，即車架線束、車前線束、儀表線束、控制器線束以及電池箱線束。車架線束分為安全回路線束和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)激活系統(tǒng)線束兩個(gè)分支線束；控制器線束分為放電回路線束和冷卻模塊線束兩條分支線束。電池箱線束分為電池箱J2和電池箱J3兩條分支線束。線束具體走向根據(jù)賽車零件布置以及各種電器零件的布置，初步確定線束的具體走向。布置過程中遵循幾個(gè)原則：所有線束避免和尖銳表面直接接觸，使用線束保護(hù)裝置所有線束盡量遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)部件，如果不可避免，必須留足余量，做好保護(hù)，避免線束磨損拉伸所有線束遠(yuǎn)離高溫，易潮濕表面，否則需要做好高溫以及密封保護(hù)，防止線束受損線束兩個(gè)固定點(diǎn)之間留足余量，避免線束受到拉力線束連接點(diǎn)使用不同接口的接插件，防止誤插，否則應(yīng)做好防誤插設(shè)計(jì)線束應(yīng)牢靠固定在車架上，防止車輛高速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)使線束錯(cuò)位，受到擠壓變形線束能放到車架鋼管下方的，不放到上方，能放到內(nèi)側(cè)的，不放到外側(cè)E45電動(dòng)方程式賽車車架型式為桁架式結(jié)構(gòu)，桁架式金屬車架即采用金屬管件焊接成具有空間三角結(jié)構(gòu)的框架，車上所有的零部件全都安裝在這個(gè)框架上。這種車架生產(chǎn)工藝簡單，只需要焊接或者鉚接就可以完成車架，而且加工成本低廉。在質(zhì)量相同的情況下，桁架式車架往往可以獲得比承載式車架更強(qiáng)的剛度。桁架式車架有利于整車線束的走線以及固定，可避免線束受到拉力。線束包扎保護(hù)設(shè)計(jì)線束防護(hù)一般采用波紋管、PVC套管、PET編制網(wǎng)管、纏繞管等進(jìn)行保護(hù)，并且使用扎帶，絨布膠帶進(jìn)行固定。主要對線束起到固定、耐磨、阻燃、絕緣、防腐