运用带PolySwitch™ PPTC器件进行汽车线束保护的优势

时间:2012-07-10来源:网络

传统方法:集中式架构和熔断器
如图1a 所示,汽车布线系统的传统保护方案过去采用的是集中和分布式多负载熔断技术。在这种类型的集中(或称为“星形”)架构中,每种功能都需要一条单独导线。如果单根导线支持多种功能,那么这根导线及其熔断器也必须承载所有这些功能的电流总和。当从电气中心发出的电路越来越多时,在单独一个接线盒中安排所有导线的出入线路并将该接线盒布置在方便司机维修的位置,已经变得几乎不大可能了。因此,系统设计人员曾经诉诸于一些减少了部分最终效用的线束设计方案,如:

1. 把负载组合在一个电路中,牺牲了导线规格优化和故障隔离;

2. 以提高成本为代价,把电气中心布置在只有经过培训的专业维修人员才能接近的位置;

3. 在各种功能系统之间来回布线,增加了布线长度、规格和成本。例如,由于熔断器必须便于维护,传统的车门模块可能要为车窗、门锁、LED和后视镜功能提供单独的电力馈线,每条馈线都要在接线盒内用一个单独的熔断器进行保护。

图1a. 典型集中式架构

图1b. 典型分散式架构
车辆的传统集中式布线保护架构依靠数量有限的大规格熔断器来保护各种电路,防止它们因大电流故障条件而受损。虽然熔断器相对来说不贵,但作为单一用途器件,一旦烧毁就必须更换。这一特性意味着熔断器必须安装在便于接触的熔断器盒内—这一要求决定了系统架构并迫使封装和系统布局作出让步。熔断器在相同的外形尺寸下也具有2A到30A的标称额定电流,它们经常被替换成大于设计值的熔断器或者跳出电路的熔断器(当用在离域模块中时)。

备选方法:使用PolySwitch器件的分散式架构
这是一种优化的线束保护方案,它具有树状层次结构,主电力“干线”分为若干较小的“分支”,而在每个节点提供过流保护。这种架构允许使用规格更小、更节省空间的电线,从而降低了车重和成本。它还有助于改善系统保护并提供故障隔离,因此极大地提高了可靠性。图1b给出了分散式架构的示意图,其中多个接线箱(用黄色表示)通过电源总线供电。每条从接线箱出来、接到电源、再到不同功能装置的电线都可以用一个可复位的电路保护器件保护。图2是局部分布式架构的一个简化版本,其中每个接线箱要么直接对一个模块供电,要么对另一个为外围负载提供电力的节点模块供电。

图2. 局部分布式汽车线束架构的细节
使用PolySwitch过流保护器件可以实现分散式电气系统架构。鉴于汽车级器件的可用性和在继电器上可以期待的可靠性,这些模块可以开关(切换)并保护自身的输出负载并安装在不便维修的位置。

由于PolySwitch器件的采用不再需要经过便于用户接近的中央熔断器座进行配电布线,因此可以按照电源与负载之间最直接的路径完成布线。从而缩短了电线长度,减小了电线规格,不仅节省了大量空间、尺寸和成本,也减少了车辆中使用的各种端子、触点、开关和电子驱动电路。此外,分散式架构还可以减少所需的连接器和接线箱数量及尺寸。比如,通过在车门模块中采用PolySwitch器件,可以使用一条电力馈线,节省了电线,降低了成本和接线箱尺寸。

表. 传统熔断与分散式线束保护架构的电线重量比较。电线重量计算以铜密度8.96x10-6kg/mm3为依据
表1给出了与传统熔断保护技术相比,采用分散式架构和PolySwitch器件所能节省的重量。(注意,如前面所述,本例中使用的最小电线规格为0.35 mm,而有些应用中可以使用规格更小的电线。)

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关键词: PolySwitch PPTC器件 汽车线束保护

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