運用帶PolySwitch? PPTC器件進行汽車線束保護的優(yōu)勢
傳統(tǒng)方法:集中式架構(gòu)和熔斷器
如圖1a 所示,汽車布線系統(tǒng)的傳統(tǒng)保護方案過去采用的是集中和分布式多負載熔斷技術(shù)。在這種類型的集中(或稱為“星形”)架構(gòu)中,每種功能都需要一條單獨導(dǎo)線。如果單根導(dǎo)線支持多種功能,那么這根導(dǎo)線及其熔斷器也必須承載所有這些功能的電流總和。當從電氣中心發(fā)出的電路越來越多時,在單獨一個接線盒中安排所有導(dǎo)線的出入線路并將該接線盒布置在方便司機維修的位置,已經(jīng)變得幾乎不大可能了。因此,系統(tǒng)設(shè)計人員曾經(jīng)訴諸于一些減少了部分最終效用的線束設(shè)計方案,如:
1. 把負載組合在一個電路中,犧牲了導(dǎo)線規(guī)格優(yōu)化和故障隔離;
2. 以提高成本為代價,把電氣中心布置在只有經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)維修人員才能接近的位置;
3. 在各種功能系統(tǒng)之間來回布線,增加了布線長度、規(guī)格和成本。例如,由于熔斷器必須便于維護,傳統(tǒng)的車門模塊可能要為車窗、門鎖、LED和后視鏡功能提供單獨的電力饋線,每條饋線都要在接線盒內(nèi)用一個單獨的熔斷器進行保護。
圖1a. 典型集中式架構(gòu)
圖1b. 典型分散式架構(gòu)
車輛的傳統(tǒng)集中式布線保護架構(gòu)依靠數(shù)量有限的大規(guī)格熔斷器來保護各種電路,防止它們因大電流故障條件而受損。雖然熔斷器相對來說不貴,但作為單一用途器件,一旦燒毀就必須更換。這一特性意味著熔斷器必須安裝在便于接觸的熔斷器盒內(nèi)—這一要求決定了系統(tǒng)架構(gòu)并迫使封裝和系統(tǒng)布局作出讓步。熔斷器在相同的外形尺寸下也具有2A到30A的標稱額定電流,它們經(jīng)常被替換成大于設(shè)計值的熔斷器或者跳出電路的熔斷器(當用在離域模塊中時)。
備選方法:使用PolySwitch器件的分散式架構(gòu)
這是一種優(yōu)化的線束保護方案,它具有樹狀層次結(jié)構(gòu),主電力“干線”分為若干較小的“分支”,而在每個節(jié)點提供過流保護。這種架構(gòu)允許使用規(guī)格更小、更節(jié)省空間的電線,從而降低了車重和成本。它還有助于改善系統(tǒng)保護并提供故障隔離,因此極大地提高了可靠性。圖1b給出了分散式架構(gòu)的示意圖,其中多個接線箱(用黃色表示)通過電源總線供電。每條從接線箱出來、接到電源、再到不同功能裝置的電線都可以用一個可復(fù)位的電路保護器件保護。圖2是局部分布式架構(gòu)的一個簡化版本,其中每個接線箱要么直接對一個模塊供電,要么對另一個為外圍負載提供電力的節(jié)點模塊供電。
圖2. 局部分布式汽車線束架構(gòu)的細節(jié)
使用PolySwitch過流保護器件可以實現(xiàn)分散式電氣系統(tǒng)架構(gòu)。鑒于汽車級器件的可用性和在繼電器上可以期待的可靠性,這些模塊可以開關(guān)(切換)并保護自身的輸出負載并安裝在不便維修的位置。
由于PolySwitch器件的采用不再需要經(jīng)過便于用戶接近的中央熔斷器座進行配電布線,因此可以按照電源與負載之間最直接的路徑完成布線。從而縮短了電線長度,減小了電線規(guī)格,不僅節(jié)省了大量空間、尺寸和成本,也減少了車輛中使用的各種端子、觸點、開關(guān)和電子驅(qū)動電路。此外,分散式架構(gòu)還可以減少所需的連接器和接線箱數(shù)量及尺寸。比如,通過在車門模塊中采用PolySwitch器件,可以使用一條電力饋線,節(jié)省了電線,降低了成本和接線箱尺寸。
表. 傳統(tǒng)熔斷與分散式線束保護架構(gòu)的電線重量比較。電線重量計算以銅密度8.96x10-6kg/mm3為依據(jù)
表1給出了與傳統(tǒng)熔斷保護技術(shù)相比,采用分散式架構(gòu)和PolySwitch器件所能節(jié)省的重量。(注意,如前面所述,本例中使用的最小電線規(guī)格為0.35 mm,而有些應(yīng)用中可以使用規(guī)格更小的電線。)
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