汽車(chē)的電子系統保護方案

聯(lián)網(wǎng)生活方式也已經(jīng)滲透到汽車(chē)中，并已極大地影響新的汽車(chē)設計。消費者需求和競爭壓力迫使汽車(chē)制造商在汽車(chē)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(chē)的電子/電氣架構和所用的元器件。

更環(huán)保、更輕的設計

對今天的汽車(chē)工程師來(lái)說(shuō)，提高燃油經(jīng)濟性和減少溫室氣體(GHG)排放已經(jīng)成為重要的設計準則。顯而易見(jiàn)，電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)是應對這些挑戰的解決方案，但減輕汽車(chē)重量的技術(shù)也能提供一些明顯的好處，因為減輕汽車(chē)重量和滾動(dòng)阻力可以降低對能源的需求，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(chē)制造商減輕汽車(chē)重量之外，線(xiàn)束重量也是一個(gè)讓人特別感興趣的領(lǐng)域，并已經(jīng)吸引設計工程師重新審視他們的設計方案，以防止汽車(chē)電源功能因大電流故障情況而受損。

設計工程師面臨的一個(gè)挑戰是保留和/或增加電路保護器件，它們有助于保護汽車(chē)電子系統因可能的過(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(chē)通?？赡馨瑪蛋賯€(gè)電路和超過(guò)一公里的導線(xiàn)，布線(xiàn)系統的復雜性可能使得傳統電路設計技術(shù)難以使用，并可能導致不必要的過(guò)度設計。

圖1：典型的集中式架構。

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

圖2：典型的分布式架構。

過(guò)去，機械強度規定汽車(chē)中使用的最細導線(xiàn)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)，目前的導線(xiàn)材料技術(shù)可以在給定載流能力下支持更小直徑的導線(xiàn)，包括直徑0.13平方毫米(26 AWB)、最大電流為5A的導線(xiàn)。當使用分布式架構和PPTC過(guò)流保護時(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

雖然電動(dòng)汽車(chē)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(chē)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。當談到針對未來(lái)交通開(kāi)發(fā)的技術(shù)時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)和電池產(chǎn)業(yè)毫無(wú)疑問(wèn)是焦點(diǎn)所在，當前研發(fā)工作重點(diǎn)放在提高電池存儲容量和加快電池充電時(shí)間。通過(guò)與汽車(chē)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)如何應用于混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)電池模塊中的過(guò)溫檢測。該例使用了一個(gè)熱敏傳感器陣列來(lái)監視單節電池故障。由于給PPTC器件加熱會(huì )使器件電阻迅速非線(xiàn)性上升，因此這種解決方案可以實(shí)現快速、精確的電池溫度感測。如圖所示，一節發(fā)熱的電池由于迅速上升到指定檢測溫度而被“標記”了出來(lái)。