汽車(chē)系統與線(xiàn)束設計的自動(dòng)短路試驗

使你的設計工程師能在制造原型之前不斷地進(jìn)行設計分析，不但可以節約時(shí)間和金錢(qián)，還能提高你的產(chǎn)品的可靠性。大部分電氣設計測試開(kāi)始于成本最高的原型階段，在圖4中沿紅線(xiàn)用淡色曲線(xiàn)表示。如果你先在創(chuàng )意到邏輯設計階段花了較多的時(shí)間和精力，那么在整合過(guò)程中所花的時(shí)間、金錢(qián)和精力就會(huì )少得多，保修和召回成本也會(huì )減少。

圖4：在設計過(guò)程中越晚發(fā)現缺陷，改正的成本就越高。

不再需要原型

日益盛行的一類(lèi)電線(xiàn)和保險絲尺寸規格分析是短路測試。有三種短路測試，如圖5所示。

圖5：三種短路測試：A – 高壓側短路測試，B – 低壓側短路測試，C – 負荷兩端短路測試。

這類(lèi)分析一般在物理測試中進(jìn)行。這需要在設計完成后制造一輛造價(jià)高昂的原型車(chē)，成本可能高達百萬(wàn)美元以上。制造這類(lèi)原型車(chē)的目的不只是進(jìn)行電氣測試，也是為了進(jìn)行物理測試。這種性質(zhì)的短路測試具有損壞線(xiàn)路的風(fēng)險，可能需要進(jìn)行昂貴的維修，以便使車(chē)輛為計劃進(jìn)行的下次測試做好準備。在設計完成前，在制造昂貴的原型車(chē)之前，這類(lèi)測試應在虛擬環(huán)境中進(jìn)行，并應對公司中的每一位線(xiàn)束工程師公開(kāi)，而不是掌握在少數模擬專(zhuān)家的手中。

保險絲熔斷時(shí)間 vs. 電線(xiàn)冒煙特性

在日本開(kāi)始盛行的一項分析是，調整保險絲的尺寸，使保險絲在短路測試中，在電線(xiàn)包覆材料開(kāi)始冒煙之前熔斷。日本電線(xiàn)制造商開(kāi)始公布電線(xiàn)的冒煙特性，以便汽車(chē)制造商與線(xiàn)束制造商可以進(jìn)行這種保險絲尺寸調整和電線(xiàn)尺寸調整。

這類(lèi)測試背后的主要驅動(dòng)因素是耐用性。隨著(zhù)電線(xiàn)在高負荷條件下溫度的升高，電線(xiàn)包覆層開(kāi)始冒煙，電線(xiàn)的耐用性降低。這可能導致任何數量的耐用性問(wèn)題。隨著(zhù)電線(xiàn)絕緣性減弱，電線(xiàn)可能變脆，并可能導致里面的裸線(xiàn)暴露在外，造成短路危險。想象一下，在行駛過(guò)程中，安全氣囊電路意外短路，安全氣囊打開(kāi)的情形。保修和召回成本驚人。先期測試做得越多，參與測試工作的設計工程師越多，測試工作越輕松，產(chǎn)品也越完善。

這類(lèi)測試，有時(shí)稱(chēng)作“電線(xiàn)冒煙測試”，是用物理原型車(chē)來(lái)進(jìn)行，費錢(qián)費時(shí)。這類(lèi)測試原理如下所述：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，引起負荷端短路(高壓側、低壓側或負荷兩端)，對電路進(jìn)行觀(guān)測。如果電線(xiàn)包覆材料在保險絲熔斷前開(kāi)始冒煙，則要研究解決辦法。這可能涉及更換更大規格的保險絲、熔斷時(shí)間更短的保險絲、更粗的電線(xiàn)、不同材質(zhì)的電線(xiàn)等。圖6為概念示意圖。

圖6：保險絲熔斷時(shí)間與電線(xiàn)冒煙時(shí)間。

在圖6的圖表中，我們采用一根假設的保險絲和電線(xiàn)，并繪出了保險絲熔斷時(shí)間和電線(xiàn)冒煙時(shí)間(均以秒為單位)及電流(單位：安培)。讓我們來(lái)看一看圖上的兩個(gè)點(diǎn)：

在大約20安培時(shí)，我們看到，對于電線(xiàn)與保險絲的這一組合來(lái)說(shuō)，保險絲會(huì )在電線(xiàn)冒煙(藍線(xiàn))之前熔斷(橙線(xiàn))。

在大約8安培時(shí)，我們看到，電線(xiàn)會(huì )在保險絲熔斷前冒煙。這不是人們所希望的情況，因為這可能導致電線(xiàn)材料老化，總體上造成耐用性問(wèn)題。

如今市場(chǎng)上有能幫助你做到這一點(diǎn)的工具。問(wèn)問(wèn)你自己，由公司里的任意一位工程師在設計過(guò)程的早期在虛擬環(huán)境下自動(dòng)進(jìn)行下列分析，是不是很重要：

整車(chē)負荷測試

多種汽車(chē)配置的自動(dòng)化測試

自動(dòng)保險絲尺寸調整與零件選型

自動(dòng)電線(xiàn)尺寸調整與零件選型

自動(dòng)化短路測試 -- 高壓端、低壓端、負荷兩端短路測試或三種測試輪流進(jìn)行

保險絲熔斷時(shí)間與電線(xiàn)材料冒煙時(shí)間測試，以提高線(xiàn)路耐用性

小結

物理模型測試提出了兩個(gè)成本問(wèn)題：(1) 制造和維護原型的成本十分高昂;(2) 遲至原型階段才發(fā)現的缺陷，改正成本十分高昂。解決辦法是對于能進(jìn)行適當模擬的系統，采用虛擬原型和模擬。線(xiàn)束很容易進(jìn)行模擬，虛擬原型很容易發(fā)現缺陷，如短路或保險絲熔斷時(shí)間與電線(xiàn)冒煙時(shí)間。利用這些工具，不但可以大大節約成本，還能縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。