汽車電氣接線盒的過載設(shè)計和驗證方法研究

程斌+顏宇

摘 要：近些年來，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車行業(yè)也迎來了繁榮發(fā)展時期。在汽車的零部件中，電氣接線盒是電源分配的關(guān)鍵部件，其設(shè)計的科學(xué)性和可靠性將直接關(guān)系到汽車的使用安全性。汽車電氣接線盒設(shè)計需要考慮多方面的因素，在設(shè)計之后也有很多的驗證項目，比如過電流測試，其主要目的是驗證回路的承載能力。文章深入分析了汽車電氣接線盒的過載設(shè)計和驗證方法。

關(guān)鍵詞：汽車部件；電氣接線盒；過載設(shè)計；驗證方法

近些年來，汽車行業(yè)發(fā)展飛快，行業(yè)內(nèi)新興的汽車企業(yè)和汽車產(chǎn)品有很多，這就導(dǎo)致了汽車市場的競爭越來越激烈?，F(xiàn)代人對汽車的要求不僅僅是代步工具，還有一些其他功能的要求，所以現(xiàn)在汽車的功能越來越多，附屬的電子產(chǎn)品也越來越多，也就導(dǎo)致了汽車的電路系統(tǒng)越來越復(fù)雜。汽車電氣接線盒是汽車中電源分配和電路保護系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，要滿足復(fù)雜電路系統(tǒng)和電子產(chǎn)品的供電需求，其內(nèi)部電路設(shè)計的難度也逐漸增加。汽車中的很多電機類和燈的負載在正常啟動時會存在沖擊電流，沖擊電流一般會大于元器件的額定值。所以，在能夠承載額定電流的基礎(chǔ)上，還要能夠承擔沖擊電流，提高抗過載電流能力。過載現(xiàn)象主要在電路中設(shè)備出現(xiàn)故障的時候產(chǎn)生，由于負載存在瞬間的浪涌電流，超過了器件的工作電流，時間長了會導(dǎo)致元器件發(fā)熱，最后導(dǎo)致燒車。

1 汽車電氣接線盒中元器件分析

電氣接線盒內(nèi)部主要包含的元器件有繼電器、PCB板、熔斷絲、匯流條、端子等。上述元器件是組成電氣回路的主要部分，它們在設(shè)計時都要考慮過載問題。

繼電器主要用于驅(qū)動風扇這類電流較大的負載，但是繼電器本身的控制回路電流比較小，觸點回路的電流比較大，觸點回路一般和熔斷絲進行串聯(lián)。一旦電流過大就會自動熔斷，保護回路導(dǎo)線。要根據(jù)回路和負載的實際情況進行繼電器的設(shè)計和選擇。如果是電機類或燈這類負載，既要承受正常的工作電流，還要承受過載電流，一般在繼電器的規(guī)格書中對這部分都會有詳細的數(shù)值說明。同時觸電材料對過載現(xiàn)象也有一定的影響，因為不同的觸點材料接觸電阻的大小不同，材料的價格也不同，使用壽命也不同，所以我們應(yīng)該綜合各方面的因素來選擇性價比最高的觸點材料。繼電器規(guī)格書中給出的數(shù)值是由廠家通過多種試驗方法測試出來的，在繼電器的實際使用中，環(huán)境溫度和工作頻次等對其也有影響，所以在選擇繼電器時要綜合考慮各方面因素。

熔斷絲對電流比較敏感，可以在電路最薄弱的環(huán)節(jié)進行使用。當電氣回路的負載有沖擊電流時，要保證元器件的正常工作。熔斷絲不能熔斷，所以要求熔斷絲在負載具有沖擊電流的電氣回路中還要保證一定的抗過載能力。但是一旦出現(xiàn)短路現(xiàn)象，熔斷絲必須在一定的時間內(nèi)熔斷，保護元器件不受損壞，一般可以通過分析熔斷絲的時間-電流曲線找到熔斷絲對過載的影響程度。不同種類的熔斷絲額定電流值不同，抗過載能力不同。即便是額定電流值相同，抗過載能力也不盡相同。

PCB板是汽車電氣接線盒內(nèi)部主要承載電流的載體，承載過載的能力主要看覆銅的厚度和回路的寬度。一般來說，覆銅的厚度是一定的，回路的寬度就是承載能力的決定性因素。PCB板有面積限制，要根據(jù)實際負載的額定電流進行回路寬度的設(shè)計，還要保證抗過載能力。所以，過電流測試能夠很好地驗證回路性能。

端子是電氣回路連接的重要環(huán)節(jié)，一般通過降額曲線和溫升曲線來描述端子載流能力與環(huán)境溫度和發(fā)熱量的關(guān)系。母端的端子隨著溫度的升高，在一定界限后載流能力下降，這與母端的彈性結(jié)構(gòu)有關(guān)，但負責信號傳遞的端子不用考慮抗過載。在端子的選擇時，還要考慮熔斷絲的匹配以及回路承受過載能力的范圍等因素。

匯流條一般用于將正極引來的電流引導(dǎo)在其他繼電器上和分配常電熔斷絲上，載流能力與環(huán)境溫度、回路寬度等因素有關(guān)。匯流條在設(shè)計時主要的依據(jù)是電氣接線盒兼容的負載，還要留一定的余量。

2 汽車電氣接線盒抗過載能力的驗證

過電流試驗驗證的主要目的是測試電氣接線盒在回路中出現(xiàn)過載電流時的抗過載能力。由于熔斷絲的熔斷特性，只要在驗證熔斷絲熔斷之前，電氣接線盒能夠保持正常運行就可以。

第一，是將電氣接線盒放在實驗臺上，選擇進行測試的回路。長時間處于工作狀態(tài)的回路必須要測試，短時間工作的回路可以進行選擇性測試。在試驗中，不能對電氣接線盒造成損壞。

加載方式主要有三種：第一，對于片式熔斷絲，加載兩倍電流熔斷，加載1.35倍電流熔斷，加載1.1倍電流持續(xù)60分鐘。第三種加載電流是不會熔斷熔斷絲的，這種測試對回路承受低過載能力要求比較高，所以回路設(shè)計一定要考慮匹配熔斷絲。如果在測試期間熔斷絲熔斷，可更換熔斷絲之后繼續(xù)試驗。第二種加載電流一般10分鐘之內(nèi)就能熔斷熔斷絲，第一種加載電流5秒內(nèi)就能將熔斷絲熔斷。第二，對于箱式慢熔熔斷絲，加載1.35電流和2倍電流直接熔斷。第三是平板式慢熔熔斷絲，加載2倍電流熔斷。這種熔斷絲主要和較大電流的負載進行串聯(lián)，額定電流值比較大。一般來說，不需要考慮低過載工況，主要用于對短路的保護。不同的熔斷絲之間還是存在差異的，要根據(jù)回路的實際情況來進行選擇。

汽車電氣接線盒的過電流試驗沒有統(tǒng)一的標準，這主要是根據(jù)電路設(shè)計的目標而定，可根據(jù)回路的實際工作需要進行熔斷標準的制定。

汽車保險盒總成主要是指用于安裝汽車保險絲的盒子，其屬于發(fā)動機罩和支架。不僅包括了各個電路的保險，也包括了繼電器，因此需要按照做好該部分的過載設(shè)計工作。因為汽車保險盒總成內(nèi)部電流太高相關(guān)規(guī)定會導(dǎo)致保險絲熔斷，需要對其進行及時的更換，而且要更換與之相對應(yīng)的型號，不可換大或者換小，以確保其能夠正常運行。

3 結(jié)束語

汽車電氣接線盒的設(shè)計主要是為了保證汽車的使用安全，所以其設(shè)計的科學(xué)性和可靠性至關(guān)重要，電氣接線盒的設(shè)計目標決定了驗證方法。過電流試驗主要是驗證回路在出現(xiàn)故障時電氣接線盒回路的抗過載能力，還要考慮到接線盒內(nèi)部元器件，如端子、PCB板、繼電器、熔斷絲等的過載能力。電氣接線盒主要是確保在任何工作情況下，都要保證對汽車電路的安全供電。所以，做好汽車電氣接線盒的設(shè)計和驗證工作十分重要。雖然目前關(guān)于這兩方面的工作已經(jīng)有了一定的體系和標準，但是在具體的工作實施中還是存在一定的問題。這就需要工作人員的共同努力，共同推進汽車行業(yè)的發(fā)展。

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