汽車的電子系統(tǒng)保護(hù)方案

聯(lián)網(wǎng)生活方式也已經(jīng)滲透到汽車中，并已極大地影響新的汽車設(shè)計(jì)。消費(fèi)者需求和競(jìng)爭(zhēng)壓力迫使汽車制造商在汽車上增加了越來(lái)越多的功能和特性，這些功能和特性進(jìn)而影響到汽車的電子/電氣架構(gòu)和所用的元器件。

更環(huán)保、更輕的設(shè)計(jì)

對(duì)今天的汽車工程師來(lái)說(shuō)，提高燃油經(jīng)濟(jì)性和減少溫室氣體(GHG)排放已經(jīng)成為重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。顯而易見(jiàn)，電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車是應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的解決方案，但減輕汽車重量的技術(shù)也能提供一些明顯的好處，因?yàn)闇p輕汽車重量和滾動(dòng)阻力可以降低對(duì)能源的需求，并有效地減少二氧化碳排放。

除了提高元器件集成度和使用先進(jìn)材料有助于汽車制造商減輕汽車重量之外，線束重量也是一個(gè)讓人特別感興趣的領(lǐng)域，并已經(jīng)吸引設(shè)計(jì)工程師重新審視他們的設(shè)計(jì)方案，以防止汽車電源功能因大電流故障情況而受損。

設(shè)計(jì)工程師面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是保留和/或增加電路保護(hù)器件，它們有助于保護(hù)汽車電子系統(tǒng)因可能的過(guò)載情況而受損，同時(shí)降低總體成本和重量。由于一輛汽車通?？赡馨瑪?shù)百個(gè)電路和超過(guò)一公里的導(dǎo)線，布線系統(tǒng)的復(fù)雜性可能使得傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)技術(shù)難以使用，并可能導(dǎo)致不必要的過(guò)度設(shè)計(jì)。

圖1：典型的集中式架構(gòu)。

許多制造商已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將分布式架構(gòu)和可復(fù)位聚合物正溫度系數(shù)(PPTC)過(guò)流保護(hù)器件結(jié)合使用可以顯著減輕汽車重量。圖1和圖2顯示了傳統(tǒng)集中式架構(gòu)和分布式架構(gòu)之間的差異。集中式方案要求每個(gè)模塊由接線盒中一個(gè)獨(dú)立的熔絲保護(hù)，見(jiàn)圖中黃 色部分。在這種“星形”架構(gòu)中，每個(gè)功能也要求獨(dú)立的導(dǎo)線，因而增加了重量和成本。相反，在由電源總線供電多個(gè)接線盒的分布式架構(gòu)中，從接線盒出來(lái)的每根導(dǎo)線都可以得到一個(gè)可復(fù)位電路保護(hù)器件的保護(hù)。

圖2：典型的分布式架構(gòu)。

過(guò)去，機(jī)械強(qiáng)度規(guī)定汽車中使用的最細(xì)導(dǎo)線直徑為0.35平方毫米(22 AWG)，它能承載的電流范圍從8A至10A。這個(gè)限制在一定程度上抵消了低電流信號(hào)電路(如8A以下)中使用PPTC器件帶來(lái)的好處。不過(guò)，目前的導(dǎo)線材料技術(shù)可以在給定載流能力下支持更小直徑的導(dǎo)線，包括直徑0.13平方毫米(26 AWB)、最大電流為5A的導(dǎo)線。當(dāng)使用分布式架構(gòu)和PPTC過(guò)流保護(hù)時(shí)，這種先進(jìn)技術(shù)可以減輕更多的重量。

可替代的電源系統(tǒng)

雖然電動(dòng)汽車完全成為主流還需要一定的時(shí)間，但一些制造商深信面向大眾市場(chǎng)的零排放汽車時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。當(dāng)談到針對(duì)未來(lái)交通開(kāi)發(fā)的技術(shù)時(shí)，電動(dòng)汽車和電池產(chǎn)業(yè)毫無(wú)疑問(wèn)是焦點(diǎn)所在，當(dāng)前研發(fā)工作重點(diǎn)放在提高電池存儲(chǔ)容量和加快電池充電時(shí)間。通過(guò)與汽車和電池制造商的合作，TE Connectivity公司目前正在為這一新興市場(chǎng)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)新的技術(shù)和解決方案。

圖3顯示了PPTC技術(shù)如何應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車電池模塊中的過(guò)溫檢測(cè)。該例使用了一個(gè)熱敏傳感器陣列來(lái)監(jiān)視單節(jié)電池故障。由于給PPTC器件加熱會(huì)使器件電阻迅速非線性上升，因此這種解決方案可以實(shí)現(xiàn)快速、精確的電池溫度感測(cè)。如圖所示，一節(jié)發(fā)熱的電池由于迅速上升到指定檢測(cè)溫度而被“標(biāo)記”了出來(lái)。