汽车电工应知应会的一些技能：汽车电子和电路知识

01

二极管有什么特性？怎么识别？

二极管的特性： 二极管在电路中常用“D”加数字表示，如D5 表示编号为5 的二极管。二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压的作用下导通电阻极大或无穷大。

二极管的识别： 根据二极管的特性，汽车电路中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和降噪等电路中。汽车电路中使用的二极管按作用可分为整流二极管、隔离二极管、发光二极管、稳压二极管等。

小功率二极管的识别其实很简单，如下所示：

（1） 观察外壳上的符号标记，通常在二极管的外壳上标有二极管的符号，带有三角形箭头的一端为正极；另一端是负极。

（2） 观察外壳上的色点，在点接触二极管的外壳上，通常标有极性色点（白色或红色），一般标有色点的一端即为正极，还有的二极管上标有色环，带色环的一端则为负极。

（3） 有些二极管也用二极管专用符号来表示P 极（正极）或N 极（负极），也有采用符号标志为“P”“N”来确定二极管极性的。

（4） 发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正极，短脚为负极。

（5） 以电阻较小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为正极，红表笔所接的一端则为负极。稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如ZD5 表示编号为5 的稳压二极管。稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压二极管接入电路以后，如果由于电源电压发生波动，或其他原因造成电路中各点电压变动时，稳压二极管两端的电压将基本保持不变。稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这三种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后两种故障表现为电源电压变到0 或输出不稳定。

02

什么是通路、断路、短路？

通路： 也叫回路，是指从电源的一端沿着导线经过负载最终回到电源另一端的闭合电路。

断路： 也叫开路，断开开关，电源构不成回路，此时电路中的电流为零。

短路： 负载被导线直接短接或负载内部击穿损坏，电荷没有经过负载，直接从正极到达负极，此时流过电路的电流很大。

03

继电器的基本原理、作用、类型

基本原理：

继电器具有控制系统（输入回路）和被控制系统（输出回路），通常应用于自动控制电路中。

继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的电子自动控制器件。

继电器实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，所以在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

作用：

（1）扩大控制范围　例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、断开、接通多路电路。

（2）放大　例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。

（3）综合信号控制　例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。

（4）自动、遥控、监测　例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。

类型：

继电器有很多种，汽车上最常用的是电磁继电器。

（1）按工作原理　按工作原理分类有电磁继电器、热继电器、固态继电器、电子混合式继电器等。

电磁继电器是使用最早、应用最广泛的一种继电器。电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点、簧片、引线等组成。

（2）按负载大小　按负载大小可分为微功率继电器、弱功率继电器、中功率继电器、大功率继电器等。

（3）按外形尺寸　按外形尺寸可分为超微型继电器、微型继电器、小型继电器等。

（4）按防护形式　按防护形式可分为密封继电器、封闭继电器、开放继电器等。

04

什么是总线端30、R、15、31 ？

什么是总线端30：

车辆中的所有用电器始终通过接地点（导电车身部件）与车辆蓄电池负极接线柱连接，车辆中的部分用电器也始终与车辆蓄电池的正极接线柱连接，这种电路只能通过开关或继电器断开。

在车辆电气车载网络中，永久带有蓄电池电压的总线端称为总线端30（也称B+ 或永久正极）。安装并连接蓄电池后，导线束的这个分支在关闭点火开关并拔下点火钥匙后仍然保持供电状态。总线端30 负责为停车后仍需正常运行或只为保存数据而需要用电的控制单元和总成供电。例如，闪烁警告装置开关就是通过总线端30 供电的。

总线端R ：

只有将点火钥匙插入点火开关并转到第一个卡止位置后，一部分用电器才能通过点火开关与蓄电池正极连接并得到供电。在这种情况下点火开关相当于一个开关，这个总线端称为总线端R。

例如，如果车载收音机通过总线端30（永久正极）连接时，则拔下点火钥匙后仍可以正常工作。如果收音机通过总线端R 连接，则只有总线端R 接通后收音机才能运行。除收音机外，安全系统（MRS、ACSM）也通过这个总线端供电。

总线端15 ：

点火钥匙转到第二个卡止位置时，则启用总线端15（也称为接通的正极，点火正极）。其他控制单元和电气组件也通过总线端15 供电，例如空调系统和驻车辅助系统（PDC）通过总线端15 接通。总线端R 和总线端15 由CAS 控制单元控制。

什么是总线端31 ：

由于所有用电器都连入一个电路内，因此除电源B+ 外该电路还需要必要的接地连接。通过一根单独的接地导线和车身钢板连接蓄电池的负极接线柱，这种连接也称作总线端31（接地）。

05

汽车中哪些装置产生DC、AC....信号？

DC信号：

在汽车中产生直流（DC）信号的装置有蓄电池、PCM （提供传感器参考电压）以及各种模拟传感器，如发动机冷却液温度传感器、燃油温度传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、热线式空气流量计、节气门开关以及进气压力传感器等。

AC信号：

在汽车中产生交流（AC）信号的装置有车速传感器（VSS）、防滑制动轮速传感器、磁电式曲轴位置（CKP）传感器和凸轮轴位置（CMP）传感器、 爆震传感器（KS）。

频率调制信号：

在汽车中产生频率调制信号的装置有数字式空气流量计、进气压力传感器、光电式车速传感器 （VSS）、霍尔式车速传感器（VSS）、光电式凸轮轴和曲轴位置（CKP）传感器、霍尔式凸轮轴位置 （CAM）传感器和曲轴位置（CKP）传感器。

脉宽调制信号：

在汽车中产生脉宽调制信号的电路或装置有初级点火线圈、电子点火正时电路、废气再循环控制（EGR）、净化控制、涡轮增压和其他控制电磁阀、喷油嘴、怠速控制机及电磁阀的电路。

串行数据（多路）信号：

如果汽车中具备自诊断能力和其他串行数据传输能力的控制模块，则串行数据是由动力控制模块（PCM）、车身控制模块（BCM）和防滑制动系统（ABS）或其控制模块产生的。

06

什么是电压降、对地短路、对电源短路？

电压降：

■ 闭合电路中的部件或负荷工作时需消耗一定的电压。电压降就是负荷两端消耗的电压，只在有电流时才有电压降。

■ 电压降转换为热或运动。在简单的灯电路中，灯两端的电压降将灯点亮（电压转变为热）。如果还串有其他负荷或灯，各装置上的电压降是成比例的。

■ 电阻最大的负荷电压降最大，串联电路的总电压降等于电源电压。

■ 有时电压降表示电路中出了故障。例如，导线或接插件腐蚀造成的电阻可能消耗原本给负荷用的电压。

■ 最后一个负荷的接地侧的电压应该总是接近零（小于0.1V）。

对地短路：

对地短路是在电路的电源侧和接地侧之间出现了一条不需要的路径。发生这种情况时，由于电流总是要走阻力最小的路径，电流会绕过本应经过的负荷。因为负荷电阻有限制电流的作用，跨过负荷的短路会造成很大的电流。

对电源短路：

对电源短路也是电流有了不希望有的通路。有一条通路绕过开关直接加到负荷上，这样即使没有接通开关，灯泡也点亮。

汽车电子电气架构发展趋势是什么？

作为一个科技爱好者，最热爱的是智能硬件、智能汽车、虚拟现实。写这个系列，是为了梳理这几年的所学、所思、所想，从而形成一个完整的知识体系，供大家参考。将讲述关于产品、技术、商业在汽车领域的现状与未来。

在《电子电气架构在说什么？》中，我们明白了电子电气架构的价值，那么今天汽车电子电气架构发展趋势是怎么样的？

01 汽车电子电器架构的发展构想

博世（顶级供应商）：未来汽车电子电气架构趋势

这是一张只要讲电子电气架构就会看到的图片，也是一张很难得到清晰版本的图片。

虽然不清晰，但是我们仍然很明显能看明白，在博世的EE架构演进规划中最核心的思想就是ECU从分布到集中。下图对整个过程进行了更详细的说明。

整个过程被分为三个大的步骤，分布式架构、跨域集中架构、车载电脑集中架构，六个阶段模块化，集成化，中央域化，跨域融合，车载中央电脑，车载云计算，逐步完成功能整合、多个独立网络内整合、中央网关协调通信、跨域功能整合，进一步通过中央域控制器进行降本，最后通过网络网络，建立虚拟域，通过车载中央电脑甚至云计算，完成复杂功能的整合。

宝马（高端汽车企业）：分层电子电气架构

宝马创建了分层的电子电气架构模型，但这图在描述的是一个静止的状态，可以在任何一层与博世的想法进行适配。汽车电子会包含各种各样的电子控制单元（ECU）、传感器（Sensor）、执行器（Actuator）。商品化标准化的ECU从原有的传感器与执行器中抽象剥离、ECU根据需求进行一进抽象，直接中央计算平台。

华为（跨界企业）：从EE到CC的“计算+通信”架构

华为的电子电气架构大概等同于博世所说的跨域集中架构。

恩智浦（芯片提供商）：如何支持电子电气架构

恩智浦（NXP)想象中的电子电气架构大概等同类似于华为，域内融合，域间高速通信的能力。

特斯拉model3：域/域区混合电子电气架构

特斯拉的电子电器架构与大多数的车企有所不同，首先功能分布上采用了区域的方式，将原有的车身与便利系统、底盘与安全系统和部分动力系统的功能，根据空间、布线等需求，拆分到了左车身控制模块(BCM_LH)和右车身控制模块(BCM_RH)。在中央计算模块（CCM)上整合了自动驾与娱乐模块。

02 不同电子电器架构的共同之处

今天汽车行业各种角色对电子架构的理解整体方向是一致的，是算力向中央集中，向云端集中，简化底层硬件、解耦软硬件。

提供传感器、执行器产品的Tier1是最先受到冲击，Tier1 除了尽一步优化原有产品之外，必寻找新的利润点。为此，Tier1必须升级自身的系统能力，向上层ECU、DCU探索。原有的复杂ECU提供商，比如车机产品的供应商，需要考虑更大范围的娱乐域控制器产品。

今天的电子电气架构仍然满足低端车型的需求，而车企对Tier1技术能力的依赖短期无法解决，电子电气架构的升级是一个持续的，渐近的过程。

在整个电子电气演进过程中，面临的机会有软硬两个方向。

03 硬件产品的方向

04 软硬件分离带来的产品机会

电子电气架构的发展让汽车电子的软硬件分离有了可能。

关于软件定义汽车涉及到的内容请参考：

《软件究竟如何定义汽车？【一】》

《软件究竟如何定义汽车？【二】》

该部分内容由leo_huang_授权，他的文字洁简明了，非常适合快速的理解这个行业。软硬件的分离，为互联网公司帮助汽车企业解决软件问题带来了巨大的机会。除了原有的嵌入式软件、算法软件、自动驾驶软件等的开发，汽车企业需要更多的操作系统、中间件等的开发团队，为微软、东软、华为、阿里、百度、腾讯。OTA、以太网、SOA、ROS、Autosar、Hypervisor都有机会成为产品的切入点。

考虑到OTA等需求，汽车企业面临着自身开发能力的提升，自身开发团队的建设，类似的团队有吉利的亿咖通、长城的仙豆、奇瑞的雄狮、长安的梧桐。

扩展阅读：

看leo_huang_授权的两篇文章，就感觉找到了志同道合的人。他的文字洁简明了，非常适合快速的理解这个行业。

参考更多的车企的电子电器的资源：

作者：updatedb；公众号：强哥的面包屑 / MyCrumbs。

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