乘用車低壓線束與保險(xiǎn)匹配研究

1、 乘用車低壓線束與保險(xiǎn)匹配研究 摘要：本文介紹了車用低壓線束和保險(xiǎn)的選型方法，以及保險(xiǎn)和線束兩者的匹配策略，并深入分析了各種方法的利弊。針對(duì)一些特殊工況，本文提供了線束的選取原則和注意事項(xiàng)；針對(duì)常規(guī)的運(yùn)用，則提供了完善的數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：導(dǎo)線選型 保險(xiǎn)選型 導(dǎo)線與保險(xiǎn)匹配正文：在正向開(kāi)發(fā)中，首先會(huì)根據(jù)電器件特性來(lái)選擇導(dǎo)線的線徑，這里的特性指的是電器件的穩(wěn)態(tài)電流、峰值電流以及峰值電流持續(xù)時(shí)間等；也就是用最細(xì)的線，去滿足電器件在各種工況下的使用。因?yàn)閷?dǎo)體的粗細(xì)，絕緣層的耐溫等級(jí)，導(dǎo)線的耐彎折性都與成本強(qiáng)相關(guān)。且粗放的設(shè)計(jì)勢(shì)必會(huì)占用更大的布置空間并給整車輕量化帶來(lái)困擾。導(dǎo)線的選取需要考慮性能、耐溫、耐久

2、、成本、nvh等各個(gè)方面的因素。導(dǎo)線與保險(xiǎn)的匹配，首先要明白，保險(xiǎn)是保護(hù)導(dǎo)線的，而非保護(hù)電器件，在因電器件故障或?qū)Ь€回路異常而導(dǎo)致的回路電流突增的情況下，保險(xiǎn)應(yīng)及時(shí)熔斷，避免導(dǎo)線發(fā)熱或著火。同時(shí)保險(xiǎn)必須經(jīng)受住回路中的沖擊電流。以上是對(duì)保險(xiǎn)絲的兩個(gè)基本要求，熔斷及時(shí)性和耐沖擊性，下面著重闡述選取的具體方法。保險(xiǎn)的選取，首先需要有一個(gè)認(rèn)識(shí)，就是保險(xiǎn)的熔斷與熱量有關(guān)，且只與熱量有關(guān)。通過(guò)熱量計(jì)算公式q=i2t，可以得出一個(gè)結(jié)論，長(zhǎng)時(shí)的大電流會(huì)造成保險(xiǎn)的熔斷，有了這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)后，再去分析保險(xiǎn)的選取才不會(huì)被其他貌似相關(guān)而實(shí)際不相關(guān)的因素所干擾。在車用保險(xiǎn)中，常見(jiàn)的有micro、mini、mcase、jc

3、ase、midi、mega等類型，其中micro和mini屬于快融保險(xiǎn)，mcase、jcase、midi和mega則屬于慢熔。隨著車輛配置越來(lái)越高，電器件越來(lái)越多，勢(shì)必會(huì)占用更大的布置空間，另一方面所有的車都在嘗試擠出更多的乘坐空間，兩者的矛盾就對(duì)各個(gè)電器件的小型化提出了更高的要求。針對(duì)保險(xiǎn)來(lái)說(shuō)，體積更小、集成度更高則是未來(lái)發(fā)展方向，所以在選用之初就需要首先確定保險(xiǎn)的品類。保險(xiǎn)的選取，整體上可以分為三個(gè)步驟：一：類型的選取：依據(jù)負(fù)載的類型（阻性、感性、混合型）來(lái)確定保險(xiǎn)的品類。比如燈具類的純電阻型負(fù)載，一般選用快融保險(xiǎn)；小型電機(jī)類負(fù)載，則由于其堵轉(zhuǎn)的特性，一般選用mcase等慢熔保險(xiǎn)；而對(duì)于發(fā)

4、電機(jī)、大功率水泵、冷卻風(fēng)扇等類型的負(fù)載，一般選用midi或者mega類型。二：保險(xiǎn)容量的初選：即根據(jù)電器件的額定電流來(lái)預(yù)估保險(xiǎn)的容量，見(jiàn)下面公式。ii1=i2/（0.75*a）i：保險(xiǎn)選取規(guī)格 i1：預(yù)估保險(xiǎn)容量 i2：電器件穩(wěn)態(tài)電流 a:保險(xiǎn)環(huán)境溫度系數(shù)三：計(jì)算峰值電流下的發(fā)熱量和初選保險(xiǎn)熔斷熱量的比值，即相對(duì)i2t。根據(jù)計(jì)算出的相對(duì)i2t和保險(xiǎn)絲耐受脈沖周期曲線的比較結(jié)果，再次校核保險(xiǎn)耐受沖擊電流的次數(shù)，如果次數(shù)為，則視為此保險(xiǎn)是可以滿足需ok求的，或者說(shuō)目前選取的保險(xiǎn)是可以經(jīng)受住無(wú)數(shù)次電流沖擊。這里需要說(shuō)明的一點(diǎn)是針對(duì)一個(gè)具體的保險(xiǎn)，其相對(duì)i2t是一個(gè)固有參數(shù)。以jcase保險(xiǎn)為例：電器

5、件穩(wěn)態(tài)電流20a，假如環(huán)境溫度為60，通過(guò)查下圖可以得到環(huán)境溫度系數(shù)a=0.96。如前所述,保險(xiǎn)的目的是保護(hù)導(dǎo)線,從這個(gè)角度看,保險(xiǎn)應(yīng)盡可能小,以期在導(dǎo)線發(fā)煙之前熔斷,但為滿足耐久性,能經(jīng)受住電流沖擊,保險(xiǎn)應(yīng)盡可能大,以避免頻繁的熔斷,保險(xiǎn)的匹配就是在兩者間找到平衡。導(dǎo)線的選型，需要考慮兩點(diǎn)，一是導(dǎo)線本身的耐電流值要大于電器件的穩(wěn)態(tài)電流，二是導(dǎo)線的溫升應(yīng)在導(dǎo)線的承受范圍之內(nèi)。導(dǎo)線耐電流計(jì)算方法，這里以日標(biāo)導(dǎo)線avss為例，計(jì)算過(guò)程如下。截面積（mm2）20裸銅電阻(m/m)r20導(dǎo)體外徑(mm)d1導(dǎo)線外徑(mm)d2導(dǎo)線熱阻抗r環(huán)境溫度()導(dǎo)線耐溫()40導(dǎo)體電阻(m/m)r40導(dǎo)線極限電流

6、i(a)0.350.20.81.4837.3912408554.145729.9623090.532.711.6743.5723408535.2702213.099070.8521.71.21.8632.3757408523.4056217.436471.2514.91.52.1556.5876408516.0711422.42932導(dǎo)線固有表面放熱阻抗：p2=300+32*d2 導(dǎo)線絕緣體固有熱阻抗p1=600絕緣體熱阻抗r1=(p1/2)*ln(d2/d1) 表面放熱阻抗r2=10*p2/d240導(dǎo)體電阻r40=r20*1+0.00393*(40-20) 導(dǎo)線熱阻抗r=r1+r2導(dǎo)線極限電

7、流i=（85-40）/(r/100)/(r40/1000)下面分析下三種方法的利弊：一：根據(jù)電器件峰值電流選取保險(xiǎn)，而后根據(jù)保險(xiǎn)選導(dǎo)線，這樣有一個(gè)弊端，就是作為參照的保險(xiǎn)一旦選大，導(dǎo)線也會(huì)隨之選大，隨之而來(lái)的就是重量和成本。二：先選導(dǎo)線，再配保險(xiǎn)，這種方法，會(huì)失去保險(xiǎn)計(jì)算的意義，此時(shí)的保險(xiǎn)容量純粹是匹配出來(lái)的，而非計(jì)算值。三：分別計(jì)算保險(xiǎn)（盡可能大、可保證保險(xiǎn)無(wú)問(wèn)題）和導(dǎo)線（盡可能小、降低重量和成本），然后將大容量保險(xiǎn)和小規(guī)格導(dǎo)線進(jìn)行匹配，若匹配通過(guò)，則得到了最優(yōu)的組合，若匹配不通過(guò)，則可以再次調(diào)整規(guī)格。通過(guò)分析,可以看出第三種方法最為合理,在實(shí)際應(yīng)用中,一般以保險(xiǎn)的最大熔斷時(shí)間小于導(dǎo)線的發(fā)煙

8、時(shí)間這個(gè)維度去判定匹配情況。另一個(gè)維度是導(dǎo)線溫度，即導(dǎo)線產(chǎn)生的溫升加上環(huán)境溫度不應(yīng)超過(guò)導(dǎo)線耐受溫度，這種匹配方法，需要知曉導(dǎo)線在熱場(chǎng)中的分布情況；需要注意的是計(jì)算溫升的時(shí)間t，即時(shí)間是無(wú)限長(zhǎng)的，而保險(xiǎn)的熔斷時(shí)間則是一定的。最后一種方法是通過(guò)具體的導(dǎo)線發(fā)煙曲線和保險(xiǎn)的耐電流曲線比對(duì)。以上是三個(gè)判定方向，但在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，均不會(huì)批量采用，只會(huì)針對(duì)有疑問(wèn)的匹配關(guān)系，有針對(duì)性的去開(kāi)展；批量校核一般采用如下方法。1、導(dǎo)線的發(fā)煙電流保險(xiǎn)熔斷電流（衰減系數(shù)*保險(xiǎn)容量*1.35）2、導(dǎo)線的短路電流保險(xiǎn)短路電流（3.5*保險(xiǎn)容量）3、導(dǎo)線的發(fā)煙時(shí)間保險(xiǎn)熔斷時(shí)間（在曲線上尋取幾個(gè)特定的點(diǎn)抽樣判定）4、針對(duì)一些特殊情況的情況，側(cè)重點(diǎn)往往不一樣。大平方導(dǎo)線，會(huì)更加看重導(dǎo)體的阻抗，必須進(jìn)行溫升計(jì)算；信號(hào)線，由導(dǎo)線長(zhǎng)度而引起的壓降會(huì)被考慮；通訊線，會(huì)更加關(guān)注導(dǎo)線的抗擾性。參考文獻(xiàn)：1、北京理