汽车电气系统面临的问题及对策

摘 要：在当前的汽车发展中用到了越来越多的电气设备，为了应对汽车电气系统中出现的一些问题，必须采取一些技术措施。本文对汽车电气系统以及汽车的电子化发展进行了简要的介绍，并探讨了当前汽车电气系统中出现的问题，以此为基础提出了相关对策。

关键词：电气系统；汽车；电子化

在汽车工业发展的过程中汽车电气化是一个重要的发展趋势，汽车中应用电子技术的现象也越来越普遍，所以应用的电子技术和电子产品也越来越多。在汽车电气系统中往往会出现一些问题，需要采取相应的技术对策。

1 汽车电子化的发展历程以及汽车的电气化系统

汽车工业自诞生以来发展非常迅速，在汽车上也越来越多地应用到了电子技术。自从上世纪50年代电子管收音机在汽车上的安装和应用开始，汽车电子化的进程不断加快。汽车上原有的晶体管收音机很快被电子管收音机所取代，上世纪60年代日本和美国的汽车公司普遍开始使用规整交流发电机，带动了发电机周围零部件的电子化进程，例如L型电子控制汽油喷射系统、D型电子控制汽油喷射系统、集成电路（IC）调节器、HEI高能点火系统。上世纪70年代美国的汽车公司研发成功并应用电子点火系统和数字式点火时刻控制系统，自诊断功能、电路，化油器空燃比反馈相继问世，标志着发动机电子控制技术达到了一个较高的水平。到上世纪80年代，集成电路以及超大规模集成电路逐渐在汽车上得到应用。当前操作上普遍安装的娱乐装置、通讯装置、提高舒适性装置、警报安全装置、驾驶辅助装置等装置都属于电子装置。在汽车制造成本中电子/电器所占的比例逐年增加，90年代约为25%，2010年之后超过了30%[1]。

汽车的电气设备包括电源系统、启动系统、点火系统、照明系统、信号系统、仪表系统、辅助电器系统、电子控制系统几个大类。汽车电气系统具有单线制、直流、低压的特点。

2 汽车电气系统中存在的问题

在汽车中积极应用电子装置不仅能够提高汽车的综合性能和运行的安全性，还具有节能环保的作用。然而大量的应用电子控制装置也会使汽车的电气系统出现一些问题。汽车的电气系统耗电量会由于电子控制装置的不断增加而提高。在当前的12V电压标准下必须加粗导线，才能满足用电需求。70年代汽车的单车平均耗电约为650W，2005年已经达到了3500W，照此趋势发展下去，到2050年汽车的单车平均耗电需求将会达到5000W，以当前的12V电压标准来计算，大约需要417A的整车电流量，为了保障运行的安全性，导线的截面需要达到150mm2。加之车内的温度较高，实际应用中的导线截面更大。

这种情况也会造成汽车中的器件具有更大的体积和重量，例如电压调节器和电源总开关等等。如果增大接触电阻，那么接触点处就会产生很大的热量，对接触点的氧化起到了催化作用，接触的电阻又会进一步上升。这样一来触点的烧蚀概率会不断提高，影响了整车的可靠性[2]。

自动控制需要应用电磁线圈和微型电机，这些器件的数量也在不断增加。为了保障其达到足够的功率，只得不断增加其重量和体积，汽车电器件的布置具有越来越大的难度，汽车的总重量也会不断增加。

由于不断增加汽车的电子控制装置，导致汽车具有越来越复杂的电气系统。车辆的可靠性与电路的复杂化成反比，而且电路过于复杂也不利于汽车的维修。

3 对汽车电气系统进行改革的具体对策

电气设备的不断增加造成现代汽车电子系统的线路越来越复杂、容量越来越大，是汽车工业技术发展过程中必须解决的一个问题。当前有两种应用比较广泛的汽车电气系统改革技术方案，第一种是使用数据总线来对汽车电路进行简化，第二种是将汽车电源的电压标准提高。将汽车电源的电压标准提高之后就能够将更大的极限功率提供出来，从而使用电功率的线径和体积大大减小，信号的传送质量也会得到提高。

3.1 使用数据总线

常规的布线方式已经不能适应汽车电控设备不断增加的趋势。在一些电控设备较多的高档轿车中，电线的重量约为4%的整车重量。当前普遍采用的方式是将几十条电线用一条线束包裹起来。使用数据总线是一种非常可行的对汽车电路进行简化的方法。在数据总线中，多个系统能够共享一条数据线上所传递的信息，从而使系统的整体效率得到极大的提高，能够在有限的资源进行充分的利用。也电脑键盘为例，电脑键盘与主机只有7条数据连接线，主要是根据不同的编码信号来传递信息，从而使键盘能够用有限的键位向主机发出很多不同的指令。在汽车电气系统中应用这种方式能够使汽车电路得到极大的简化，不同的开关动作用不同的编码信号来表示，解码之后就可以对对应的负载进行断开或接通，例如座椅、刮水器、前灯对调节等等，达到一线多用的目的，线束的直径得到了缩小、电线的数量也得到了减少[3]。

3.2 提高电压

12V电压在汽车电气系统中应用的比较普遍，发电机的输出电压一般是14V。根据相关理论，如果将电压标准的提高至42V，那么电流就会减小2/3。这样可以获得更大的极限功率，使导线的截面积得到减小。既可以使电器件的功率得到满足，又可以进一步减小电器件的体积，信号传送的质量也将得到提高，能够用更多的电子控制装置。

将汽车电气系统的电压标准提高从理论上是可行的，但实际应用仍然有一些难度，要对整个汽车电气系统进行技术改造，还会涉及到配件配套商和供应商的利益问题，这其中，主要的问题是安全问题。当汽车电源线的两极相碰时会出现火花，这种现象会随着电压的提高而越来越严重，因此要将汽车电气系统的电压标准提高需要考虑到系统运行的安全性，需要重新制定汽车的安全保险设置的相关标准。

同时也可以使用双电压方案，也就是14V/42V，根据功率大小将电气和电控装置分为两组，功率较大的使用42V电压进行供电，功率较小的使用14V电压进行供电。

4 结语

在汽车电气系统的技术改革过程中，无论使用哪种技术方法，都能够积极推动汽车工业的发展，提高汽车的电气化水平，解决当前汽车电气系统中存在的问题，不断提高汽车的电子化程度。

参考文献：

[1]刘炜山.汽车电气系统的故障诊断与维修[J].科技传播.2013（17）.

[2]马丰威.汽车电气系统的故障诊断和维修[J].黑龙江科学.2014（11）.

[3]黄欲飘.汽车电气设备常见故障与排除[J].科教文汇（上旬刊）.2014（01）.