第5节 汽车电路图识读
1.5.1 汽车电路图基础知识
1.5.1.1 电路图与线路图
电路是由电气或电子组件(电源、开关、灯泡、电动机等)联合构成的工作机构。电路的功能通过在闭合回路(电路)中流过部件的电流实现。
通常将车辆中储能器(蓄电池)、换能器(发电机)和耗能器(电气和电子装置)的组合称为车载网络。
电路以电路图或线路图的形式显示,它们是电工学中最重要的图形理解工具。
电路图是电气装置通过图形符号,必要时通过插图或简化的结构图的图解显示。它显示了不同电气装置相互联系、相互连接的方式。电路图是有关电路及其元器件的详细显示。在电路图中可以跟踪电流的流动。电路图中包括所有连接导线、开关、传感器、集成电路及灯泡等。
为了提高简明性,车辆中车载网络的整车电路图被分成具有规定组件(发动机控制、照明、信号装置等)的单元段。电流电路主要从上向下显示。为此,连续的水平电流电路会在上方画出常火正极和点火开关正极,而在下方画出接地。垂直的电流电路通常按序编号,以便能够确定基准,保证前后对应。
电路的元器件在电路图中通过标准化的图形符号表示。这些图形符号用于整个系统的简化显示,但从中可以准确地读取全部功能。这里以大众车系为例,其电路图的表现形式如图1-126所示。
1.5.1.2 汽车电气系统分类
汽车电气系统是汽车的重要组成部分之一,现代汽车所装备的电气系统,按其用途可大致分为4部分,分别如下:
(1)电源系统。它包括电源、接地及新能源汽车的车载充电和高压互锁。
(2)用电系统。按电气性质可分为电动装置(如电动门锁、电动车窗、电动座椅等)、电热装置(如座椅加热、点烟器、除霜器等)、电声装置(如喇叭、扬声器等)及电磁装置(如无线充电器、电吸门等)。
图1-126 大众车系电路图的表现形式
(3)电控系统。按系统总成可分为动力系统、底盘系统、车身电气和智能系统4类。
(4)网联系统。它包括车载网络总线系统、车联网系统及通信网络系统等。汽车电气系统的分类如图1-127所示。
1.5.2 汽车电路图形符号
1.5.2.1 一般表示符号
图形符号是用于电气图或其他文件中的一种表示项目或概念的图形、标记或字符,也是电气技术领域中最基本的工程语言。因此,为了读懂汽车电路图,需要掌握并熟练运用图形符号。常用的汽车电路图形符号见表1-8(源自汽车制造商公开资料及相关标准的通用简单汇总)。
图形符号分为基本符号、一般符号和明细符号3种。
基本符号不能单独使用,它不表示独立的元器件,只说明电路的某些特征。例如,“—”表示直流,“~”表示交流,“+”表示正极,“-”表示负极,“N”表示中性点。
图1-127 汽车电气系统的分类
一般符号用于表示某一类产品及其特征,如表示指示仪表的一般符号,表示传感器的一般符号。一般符号广义上代表各类元器件,也可以表示没有附加信息或功能的具体元件,如普通电阻器、电容器等。
明细符号用于表示某种具体的元器件,它由基本符号、一般符号、物理量符号及文字符号等组合衍生所得。例如,是指示仪表的一般符号,当要表示电流、电压的种类和特点时,将符号中的“*”换成“A”或“V”,就成为明细符号,表示电流表,表示电压表。
另外,对相关标准中没有规定的符号,可以选取标准中给定的基本符号、一般符号和明细符号,按规定的组合原则进行衍生,以构成完整的元器件或设备的图形符号,但在图样的空白处需要补充说明。例如,将天线的一般符号和直流电动机的一般符号进行组合,就可以得到电动天线的图形符号。
表1-8 常用的汽车电路图形符号
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1.5.2.2 厂商表示符号
不同品牌汽车的电路图绘制形式大体相同,个别地方会采用自己的独特定义及形式,因而在图形符号表示方面也有些许区别。下面以大众、通用、丰田三大汽车品牌为例,介绍其常用的部分图形符号。
大众品牌车型的部分图形符号见表1-9。
表1-9 大众品牌车型的部分图形符号
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通用品牌车型的部分图形符号见表1-10。
表1-10 通用品牌车型的部分图形符号
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丰田品牌车型的部分图形符号见表1-11。
表1-11 丰田品牌车型的部分图形符号
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1.5.3 汽车电路图类型
汽车电路图是用汽车行业标准及制造商规定的图形符号,对汽车电器的结构组成、工作原理、工作过程及安装要求所做的图解说明,也包括图例及简单的结构示意图。电路图显示了不同电路之间的关系及相互的连接,通过识读电路图,可以认识并确定电路图中元器件的名称、型号和规格,进而清楚掌握汽车电气系统的组成、相互关系、工作原理和安装位置,以便对汽车电路进行检查、维修、拆装等工作。
因为汽车电器元件的外型和结构比较复杂,所以采用规定的图形符号和文字符号来表示它的种类、规格及安装方式。此外,根据汽车电路图的不同用途,可绘制不同形式的电路图,主要包括原理框图、电路原理图和线束分布图。
1.5.3.1 原理框图
汽车电路比较复杂,为概括表示汽车电气系统或分系统的基本组成及相互关系和主要特征,常采用原理框图。所谓原理框图,就是用符号或带注释的框来简要表示汽车电器的基本组成、相互关系及主要特征的一种简图。原理框图所描述的对象是系统或分系统的主要特征,它对内容的描述是粗略的,用来表示系统或分系统基本组成的是图形符号和带注释的框。
原理框图是从总体上来描述系统或分系统的,它是系统或分系统设计初期的产物,依据系统或分系统按功能依次分解的层次绘制。车辆进入与安全控制系统原理框图示例如图1-128所示。
1.5.3.2 电路原理图
为了详细表示实际设备或成套装置电路的全部基本组成和连接关系,以便于清楚理解工作原理,需要绘制电路原理图(也称为电气线路图)。
电路原理图具有以下特点:
(1)对全车电路有完整的概念。电路原理图既是一幅完整的全车电路图,也是一幅互相联系的局部电路图,能够突出重点、难点,并且繁简适当。
(2)建立起电位高低的概念。负极搭铁的电位最低,用图中底部的一条导线表示;正极火线的电位最高,用图中顶部的一条导线表示。电流方向基本是从上到下的,电流流向为电源正极→开关→用电器→搭铁→电源负极。
(3)尽可能减少导线的弯曲与交叉。调整位置、合理布局,保证图面简洁清晰,图形符号应能兼顾元件外形和内部结构,以便于分析,并要做到易读、易画。
图1-128 车辆进入与安全控制系统原理框图示例
(4)电路系统的相互关联关系清晰。发电机与蓄电池之间,以及各电路系统之间的连接点应尽量保持原位,熔断器、开关、仪表的接法需要与原图吻合。
福特品牌车型的电路原理图示例如图1-129所示。
1.5.3.3 线束分布图
在汽车上,为了安装方便和保护导线,会将同路的多条导线用棉纱编制物或聚氯乙烯塑料带包扎,形成线束。
线束分布图(有的称为线束图)是根据电气设备在汽车上的实际安装部位所绘制的全车电路图,其中,部件之间的导线以线束形式出现。线束图简单明了且接近实际,对使用或维修人员有效强的适用性。
线束分布图不会详细描述线束内部的导线走向,只将露在线束外面的线头与插接器详细编号,并用字母标定。配线记号的表示方法应突出,以便于配线,各接线端都要用序号和颜色正确标注。线束图与电路图、插接件端子图结合使用,具有很大的参考价值。因此,现代汽车维修手册中一般都会给出电路图和线束分布图。以福特品牌车型为例,其座椅线束分布图如图1-130所示。
图1-129 电路原理图示例(福特)
图1-130 座椅线束分布图(福特)
1.5.4 汽车电路图识读方法
由于不同国家对汽车电路图的绘制方法、符号标注、文字标注、技术标准要求都不同,各汽车制造商的汽车电路图画法存在差异,甚至是同一国家不同汽车公司的汽车电路图,其表示方法也会存在差异,这就给读图带来了挑战,因而需要掌握汽车电路图识读的基本方法。
1.5.4.1 了解图注说明
通过认真阅读图注,了解电路图的名称、技术规范,并明确图形符号的含义,建立元器件和图形符号一一对应的关系,以便快速准确地识图。
1.5.4.2 掌握回路原则
在电学中,回路是一个基本、重要却又简单的概念,任何一个完整的电路都由电源、用电器、开关及导线等组成,如图1-131所示。一个用电器要想正常工作,需要得到电能。对于直流电路而言,电流总是从电源的正极出发,通过导线、熔断器、开关到达用电器,再经过导线(或搭铁)回到同一电源的负极,在这个过程中,只要有一个环节出现错误,该电路就不会正确、有效。
图1-131 回路原则
从电源的正极出发,经某用电器(或再经其他用电器),最后回到同一电源的正极,由于电源的电位差(电压)仅存在于电源的正、负极之间,电源的同一电极是等电位的,故没有电压,这种“从正到正”的途径也不会产生电流。在汽车电路中,发电机和蓄电池都是电源,在寻找回路时,不能将两者混为一谈,即不能从一个电源的正极出发,经过若干用电器后,回到另一个电源的负极,这种做法不会构成真正的通路,也不会产生电流。因此必须强调,回路是指从一个电源的正极出发,经过用电器后,回到同一电源的负极。
1.5.4.3 熟悉开关作用
汽车电路通常由以下部分组成:电源电路、控制电路、用电设备(用电器)及接地电路,如图1-132所示。
图1-132 汽车电路组成
开关是控制电路通断的关键,电路中的主要开关往往汇集了多条导线,如点火开关、组合开关,读图时应注意与开关有关的5个问题:
①在开关的诸多接线柱中,哪些是接直通电源的?哪些是接用电设备的?接线柱旁是否有接线符号?这些符号是否常见?
②开关共有几个挡位?在每个挡位中,哪些接线柱通电?哪些接线柱断电?
③蓄电池或发电机的电流是通过什么路径到达某个开关的?中间是否经过别的开关或熔断器?这个开关是手动控制的还是电控的?
④各个开关分别控制哪个用电设备?被控用电设备的作用和功能是什么?
⑤在被控的用电设备中,哪些是处于常通状态的?哪些是处于短暂接通状态的?哪些应先接通?哪些应后接通?哪些应单独工作?哪些应同时工作?哪些允许同时接通?
1.5.4.4 掌握电路规律
电源部分到各用电设备熔断器或开关的导线是用电设备的公共火线,通常画在电路原理图的上部。
在标准的电路图中,开关的触点位于零位或静态,即开关处于断开状态或继电器线圈处于不通电状态,晶体管、晶闸管等具有开关特性的元件是否导通或截止视具体情况而定。
汽车电路是单线制,各用电设备相互并联,继电器和开关串联在电路中。
大部分用电设备都经过熔断器,受熔断器的保护。
将整车电路按功能及工作原理分为若干独立的电路系统,这样可以解决整车电路庞大复杂、分析困难的问题。现在的汽车整车电路图一般都按各个电路系统进行绘制,如电源系统、起动系统、点火系统、照明系统等,这些电路系统都有自己的特点,只要抓住特点,就能理解它们的结构和原理,从而有利于理解整车电路。
1.5.4.5 一般识图方法
(1)先看全图,把单独的系统圈出来。
一般来讲,各电路系统的电源和电源总开关是公共的,任何一个系统都应该是一个完整的电路,需要遵循回路原则。
(2)分析各系统的工作过程及相互间的联系。
在分析某个电器系统之前,需要了解该电器系统所包含各部件的功能、作用和技术参数等。在分析过程中,应特别注意开关、继电器触点的工作状态,大多数电器系统都是通过开关、继电器的不同工作状态来改变回路以实现不同功能的。
(3)通过对典型电路的分析,达到触类旁通的效果。
由于许多车型的汽车电路原理图,有很多部分都是类似或相近的,故而可以利用一个具体的示例,通过举一反三、对照比较,实现触类旁通,从而掌握汽车的一些共同的规律(共性),再以这些共性为指导,了解其他型号汽车的电路原理,又可以发现更多的共性和各种车型之间的差异。
汽车电器的通用性和专业化生产,使同一制造商汽车的整车电路形式大致相同,若能掌握某种车型电路的特点,则可以大致了解对应品牌车型或同系列品牌汽车制造商的汽车电路的特点。
因此,锁定典型电路,掌握各系统的接线特点和原则,对了解其他车型的电路大有益处。