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汽车电气接线盒的过载设计和验证方法研究

发表时间:2017-07-13 作者: 程斌  颜宇   来源: 互联网
近些年来,随着我国经济的飞速发展,汽车行业也迎来了繁荣发展时期。在汽车的零部件中,电气接线盒是电源分配的关键部件,其设计的科学性和可靠性将直接关系到汽车的使用安全性。汽车电气接线盒设计需要考虑多方面的因素,在设计之后也有很多的验证项目,比如过电流测试,其主要目的是验证回路的承栽能力。文章深入分析了汽车电气接线盒的过载设计和验证方法。

    近些年来,汽车行业发展飞快,行业内新兴的汽车企业和汽车产品有很多,这就导致了汽车市场的竞争越来越激烈。现代人对汽车的要求不仅仅是代步工具,还有一些其他功能的要求,所以现在汽车的功能越来越多,附属的电子产品也越来越多,也就导致了汽车的电路系统越来越复杂。汽车电气接线盒是汽车中电源分配和电路保护系统的关键部件,要满足复杂电路系统和电子产品的供电需求,其内部电路设计的难度也逐渐增加。汽车中的很多电机类和灯的负载在正常启动时会存在冲击电流,冲击电流一般会大于元器件的额定值。所以,在能够承载额定电流的基础上,还要能够承担冲击电流,提高抗过载电流能力。过载现象主要在电路中设备出现故障的时候产生,由于负载存在瞬间的浪涌电流,超过了器件的工作电流,时间长了会导致元器件发热,最后导致烧车。

    1 汽车电气接线盒中元器件分析

    电气接线盒内部主要包含的元器件有继电器、PCB板、熔断丝、汇流条、端子等。上述元器件是组成电气回路的主要部分,它们在电气设计时都要考虑过载问题。

    继电器主要用于驱动风扇这类电流较大的负载,但是继电器本身的控制回路电流比较小,触点回路的电流比较大,触点回路一般和熔断丝进行串联。一旦电流过大就会自动熔断,保护回路导线。要根据回路和负载的实际情况进行继电器的设计和选择。如果是电机类或灯这类负载,既要承受正常的工作电流,还要承受过载电流,一般在继电器的规格书中对这部分都会有详细的数值说明。同时触电材料对过载现象也有一定的影响,因为不同的触点材料接触电阻的大小不同,材料的价格也不同,使用寿命也不同,所以我们应该综合各方面的因素来选择性价比最高的触点材料。继电器规格书中给出的数值是由厂家通过多种试验方法测试出来的,在继电器的实际使用中,环境温度和工作频次等对其也有影响,所以在选择继电器时要综合考虑各方面因素。

    熔断丝对电流比较敏感,可以在电路最薄弱的环节进行使用。当电气回路的负载有冲击电流时,要保证元器件的正常工作。熔断丝不能熔断,所以要求熔断丝在负载具有冲击电流的电气回路中还要保证一定的抗过载能力。但是一旦出现短路现象,熔断丝必须在一定的时间内熔断,保护元器件不受损坏,一般可以通过分析熔断丝的时间一电流曲线找到熔断丝对过载的影响程度。不同种类的熔断丝额定电流值不同,抗过载能力不同。即便是额定电流值相同,抗过载能力也不尽相同。

    PCB板是汽车电气接线盒内部主要承载电流的载体,承载过载的能力主要看覆铜的厚度和回路的宽度。一般来说,覆铜的厚度是一定的,回路的宽度就是承载能力的决定性因素。PCB板有面积限制,要根据实际负载的额定电流进行回路宽度的设计,还要保证抗过载能力。所以,过电流测试能够很好地验证回路性能。

    端子是电气回路连接的重要环节,一般通过降额曲线和温升曲线来描述端子载流能力与环境温度和发热量的关系。母端的端子随着温度的升高,在一定界限后载流能力下降,这与母端的弹性结构有关,但负责信号传递的端子不用考虑抗过载 在端子的选择时,还要考虑熔断丝的匹配以及回路承受过载能力的范围等因素。

    汇流条一般用于将正极引来的电流引导在其他继电器上和分配常电熔断丝上,载流能力与环境温度、回路宽度等因素有关。汇流条在设计时主要的依据是电气接线盒兼容的负载,还要留一定的余量。

    2 汽车电气接线盒抗过载能力的验证

    过电流试验验证的主要目的是测试电气接线盒在回路中出现过载电流时的抗过载能力。由于熔断丝的熔断特性,只要在验证熔断丝熔断之前,电气接线盒能够保持正常运行就可以。

    第一,是将电气接线盒放在实验台上,选择进行测试的回路。长时间处于工作状态的回路必须要测试,短时间工作的回路可以进行选择性测试。在试验中,不能对电气接线盒造成损坏。

    加载方式主要有三种:第一,对于片式熔断丝,加载两倍电流熔断,加载1.35倍电流熔断,加载1|1倍电流持续60分钟。第三种加载电流是不会熔断熔断丝的,这种测试对回路承受低过载能力要求比较高,所以回路设计一定要考虑匹配熔断丝。如果在测试期间熔断丝熔断,可更换熔断丝之后继续试验。第二种加载电流一般l0分钟之内就能熔断熔断丝,第一种加载电流5秒内就能将熔断丝熔断。第二,对于箱式慢熔熔断丝,加载1.35电流和2倍电流直接熔断。第三是平板式慢熔熔断丝,加载2倍电流熔断。这种熔断丝主要和较大电流的负载进行串联,额定电流值比较大。一般来说,不需要考虑低过载工况,主要用于对短路的保护。不同的熔断丝之间还是存在差异的,要根据回路的实际情况来进行选择。

    汽车电气接线盒的过电流试验没有统一的标准,这主要是根据电路设计的目标而定,可根据回路的实际工作需要进行熔断标准的制定。

    汽车保险盒总成主要是指用于安装汽车保险丝的盒子,其属于发动机罩和支架。不仅包括了各个电路的保险,也包括了继电器,因此需要按照做好该部分的过载设计工作。因为汽车保险盒总成内部电流太高相关规定会导致保险丝熔断,需要对其进行及时的更换,而且要更换与之相对应的型号,不可换大或者换小,以确保其能够正常运行。

    3 结束语

    汽车接线盒的电气设计主要是为了保证汽车的使用安全,所以其设计的科学性和可靠性至关重要,电气接线盒的设计目标决定了验证方法。过电流试验主要是验证回路在出现故障时电气接线盒回路的抗过载能力,还要考虑到接线盒内部元器件,如端子、PCB板、继电器、熔断丝等的过载能力。电气接线盒主要是确保在任何工作情况下,都要保证对汽车电路的安全供电。所以,做好汽车电气接线盒的设计和验证工作十分重要。虽然目前关于这两方面的工作已经有了一定的体系和标准,但是在具体的工作实施中还是存在一定的问题。这就需要工作人员的共同努力,共同推进汽车行业的发展。