汽车线束与保险丝的计算及匹配.pdf

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1、第1期机电技术113汽车线束与保险丝的计算及匹配赵国霖范家通王钊(东南(福建)汽车工业有限公司，福建福州350119)摘要：介绍了汽车线束线径及保险丝的设计流程，对相关计算公式做了推导并利用MATLAB进行仿真，并对这些计算方法进行实例说明。关键词：汽车线束；线径；保险丝；匹配计算中图分类号：U463.6文献标识码：A文章编号：1672-4801(2012)01-113-06汽车线束作为重要的保安零件，是车辆安全热部分，绝缘层则是散热部分；运行的基本保证。随着车辆电气化程度的不断提单位长度导线的发热功率：2升，整车线束回路数量不断增加，由于环保、经PIr=(1)济性及装配空间的需求，

2、线束的轻量化设计显得式中，I为通过导线的电流，A；r为单位长度导十分重要。为了能在满足安全和功能的前提下，线的电阻，Ω/cm。对线束进行轻量化的设计，就必须对导线进行定导线的传热微分方程为：dT量的分析及计算。本文从设计流程、导线传热模RCT+=RP[1]dt(2)型及保险丝的特性参数出发，对线径与保险丝的计算及匹配方法作阐述，最后以实例予以说明。式中，R为单位长度导线的热阻，℃·cm/W；C为经长期的市场实绩证明本文的方法在实际中的应热容，J·cm/℃；T为导线的温度，℃。用是成功的。由上通过拉氏变换可知温度对发热功率的传递函数：1线束线径与保险丝的设计流程Ts()R[1]首先根据

3、负载的电流特性、保险丝的工作环=(3)Ps()RCs+1境确定保险丝的容量，再根据负载特性和线束的环境来计算所需线径。对于有保险丝保护的回路，利用上式进行拉氏反变换可以算出导线在长需要进行线束与保险丝的匹配校核，进一步确定时间连续通电情况下的温升情况：线径。11t−t保险丝的计算一般指额定工作电流的计算，RCTTPed−=t(4)12∫C0但如果负载含冲击电流，还需进行冲击电流的计算，初步确定容量后，对冲击电流进行保险丝的式中，T1为导线的允许工作温度，T2为环境温度。寿命校核，直至最终确定其容量。线径计算首先是额定电流的计算，需要考虑11令a==，并对其积分计算，负载特性、线束的环

4、境温度、同一分支线束中电τRC源回路的数量。对于特殊的回路(如起动机)进行上式为：线束温升的计算。对于受保险丝保护的回路，需t−at1−attTTP−=aRedt=PaR(

5、−e)12∫0进行匹配计算以确保导线开始发烟的时间大于保0a险丝的熔断时间。最后对短路电流进行校核，确−at2−at=PR(1−e)=IrR(1−e)(5)保故障发生时短路电流足以使保险丝及时熔断。这与标准JASOD609-2001结果一致。对于2导线的传热模型导线而言，其绝缘层的最大允许温度决定了导线导线由线芯和绝缘层组成。其中，导体是发承载电流的能力，常见的日本标准导线的容许工作者简介：赵国霖(1981－)，

6、男，工程师，研究方向：汽车线束及电器系统；范家通(1982－)，男，工程师，研究方向：汽车线束及电器系统；王钊(1983－)，男，工程师，研究方向：汽车线束及电器系统。114机电技术2012年2月作温度和发烟温度如表1。2所示，对电路而言则是指出现脉冲电流时所释[2]表1导线的容许工作温度和发烟温度22t2放出的能量It=∫idt。导线容许温导线发烟温t1导线类别度/℃度/℃AV80140AVS、AVSS、CAVS、CAV、80150CAVUSAVX、AVSSH、AVSSX100170AEX、AESSX120190综上可得出如下结果：1)对于通电电流变化的情况可以用式(3)计算导线的

7、温升情况；2)对于通电电流可视为恒定值的情况，可以利用式(5)计算导线的温升情况；2[3]3)根据式5，t取+∞，可以计算出在允许工图2ATO保险丝的It作温度下能长时间通过的最大电流：5)相对It2：电流脉冲的It2除以保险丝的22It。相对It与保险丝的冲击寿命有密切的关2TT12−TTIr12−=RI⇒=(6)系，如图3所示，为确保保险丝的使用寿命，一rR2般建议相对It需小于30%；3保险丝的特性参数在实际应用时，重要的保险丝参数如下：额定工作电压V、额定工作电流In、环境温22度T、熔断热能It、相对It、最小/最大断开时间、保险丝的熔断特性曲线。1)额定工作电压：指过载发

8、生时，保险丝设计上能使电路安全运行的最大电压。2)额定工作电流：指保险丝的最高工作电流。3)环境温度：对保险丝额定容量的选取需要进行环境温度的折算；曲线如图1所示。2[4]图3相对It与冲击寿命的关系6)最小/最大熔断时间：指相对于额定电流一定比值的情况下，其允许的最小及最大熔断时间(如图4所示)；[3]图1ATO保险丝的温度折算曲线4)熔断热能I2t：电流平方对时间的积分，[3]图4ATO保险丝的最小/最大熔断时间对保险丝而言代表了熔体熔断所需的能量；如