汽車電氣接線盒是電源分配的關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)的可靠性直接關(guān)系到汽車的安全性。電氣接線盒設(shè)計(jì)之后的驗(yàn)證有很多項(xiàng)目，其中的過(guò)電流試驗(yàn)主要驗(yàn)證回路的承載能力。本文主要討論電氣接線盒過(guò)電流的驗(yàn)證方法。

隨著汽車的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，汽車的配置越來(lái)越高，汽車上電子產(chǎn)品的應(yīng)用也越來(lái)越多，汽車電路系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜。汽車電氣接線盒作為電源分配和電路保護(hù)的關(guān)鍵部件，內(nèi)部電路設(shè)計(jì)的難度也越來(lái)越大。很多電機(jī)類或者燈的負(fù)載，在正常啟動(dòng)工作的時(shí)候，存在沖擊電流，沖擊電流會(huì)高于電路的額定值，因此，除了要承載正常的額定電流之外，還要能夠承擔(dān)一定的沖擊，也就是抗過(guò)載電流的能力。

過(guò)載主要發(fā)生在電路中的設(shè)備出現(xiàn)故障的時(shí)候，或者負(fù)載的工作特性存在瞬間的浪涌電流，超過(guò)了導(dǎo)線、設(shè)備規(guī)定的額定工作電流值，長(zhǎng)期過(guò)載會(huì)導(dǎo)致設(shè)備或者導(dǎo)線發(fā)熱，導(dǎo)線絕緣層融化，最終導(dǎo)致燒車。

電氣接線盒中的元器件

汽車電氣接線盒內(nèi)部包含的元器件主要包括繼電器、熔斷絲、PCB板、匯流條、端子、外圍接口、正極螺栓、熔斷絲安裝螺栓、殼體等。其中繼電器、熔斷絲、PCB板、端子、匯流條是組成電氣回路的主要部件，電氣回路中的每個(gè)元器件在設(shè)計(jì)時(shí)均要考慮到過(guò)載的情況。

?繼電器

繼電器主要用于驅(qū)動(dòng)較大電流的負(fù)載，比如風(fēng)扇等。其控制回路電流較小，一般是在100～200 mA之間，觸點(diǎn)回路會(huì)承載較大的電流，一般與熔斷絲串聯(lián)形成對(duì)回路導(dǎo)線的保護(hù)。繼電器的應(yīng)用，根據(jù)具體負(fù)載進(jìn)行分析，如果是電機(jī)類負(fù)載，就需要具備除了可以承載額定穩(wěn)態(tài)的工作電流之外，還有承受過(guò)載電流的能力。表1為某款繼電器的規(guī)格書的部分內(nèi)容，觸點(diǎn)的參數(shù)中就包括了抗沖擊電流的能力。在電動(dòng)機(jī)負(fù)載的條件下，AgsnO2、AgsnO2、ln2O3都能達(dá)到較高的電壽命的要求，但是AgSnO2ln2O3有較高的接觸電阻，同時(shí)因?yàn)镮n材料比較貴，所以在電動(dòng)機(jī)負(fù)載的條件下，推薦使用AgSnO2繼電器觸點(diǎn)材料。此數(shù)值是繼電器廠家根據(jù)負(fù)載的波形，用試驗(yàn)的方法測(cè)試出來(lái)的能力，這與工作的頻次、環(huán)境溫度等均有關(guān)聯(lián)，在選型的時(shí)候，可以將負(fù)載波形、工作形式、應(yīng)用環(huán)境等因素與供應(yīng)商交流，選擇適合的繼電器。

?熔斷絲

熔斷絲是對(duì)電流比較敏感的元器件，有意設(shè)計(jì)在整條電氣回路的最薄弱的環(huán)節(jié)。當(dāng)電氣回路的負(fù)載為燈負(fù)載或者電機(jī)類負(fù)載時(shí)，負(fù)載的工作電流存在一定的沖擊性，但是熔斷絲不能因?yàn)樨?fù)載的固有沖擊特性而熔斷，因此，熔斷絲要具備一定的承受過(guò)載能力，而在短路的時(shí)候，又要保證在一定的時(shí)間內(nèi)熔斷，以保護(hù)導(dǎo)線不受損害。熔斷絲的時(shí)間一電流特性曲線代表了熔斷絲對(duì)過(guò)載的響應(yīng)程度。以力特熔斷絲手冊(cè)上的內(nèi)容為例，如圖1所示，對(duì)于30A的過(guò)載電流，MINI型額定電流為10A的熔斷絲在0.2s熔斷，而額定電流為15A的熔斷絲在0.7s熔斷。相同類型的熔斷絲，額定電流值越大，抗過(guò)載的能力越強(qiáng)。而不同類型的熔斷絲，相同的額定電流值，能夠承受過(guò)載的能力也不同。如圖2所示，同為30 A的熔斷絲，承受過(guò)載的能力MAXI比MINI的強(qiáng)。

?端子

端子是電氣回路連接的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，端子規(guī)格書中一般會(huì)有降額曲線（用于描述端子載流能力與環(huán)境溫度的關(guān)系）以及溫升曲線（用于描述端子承載電流與發(fā)熱量的關(guān)系）。圖3和圖4分別為某廠家的6.3片寬的FASTON型的端子降額曲線和溫升曲線。壓接的是3 mm2導(dǎo)線，端子載流能力與環(huán)境溫度、壓接導(dǎo)線的線徑有關(guān)，端子會(huì)隨著溫度的提高，達(dá)到一定的限制后，載流能力明顯下降。這里需要注意的是，一般只有母端的端子才具備這種特性曲線，因?yàn)槟付硕俗泳邆鋸椥缘慕Y(jié)構(gòu)，而彈性結(jié)構(gòu)的壓緊力受溫度的影響，接觸面積有所變化，所以載流能力也就隨之變化。負(fù)責(zé)信號(hào)傳遞或者轉(zhuǎn)接回路的端子不需要考慮過(guò)載的工況。與熔斷絲匹配的端子，在選型的時(shí)候，需要把回路承受過(guò)載能力的范圍一并考慮進(jìn)去。比如10A的MINI熔斷絲，匹配2.8片寬的BOX型端子，在端子規(guī)格書中可查詢到最大承受電流為30 A，當(dāng)回路通11A電流1h，或者通13.5 A電流和20 A電流直至熔斷絲熔斷的時(shí)候，端子符合要求。見圖3。

?匯流條

匯流條主要承載大電流，一般用于將正極電源進(jìn)來(lái)的電流引到其它繼電器的30針腳以及分配常電的熔斷絲上。載流能力與環(huán)境溫度、溫升、厚度、寬度等參數(shù)有關(guān)，這里不詳細(xì)介紹。匯流條在設(shè)計(jì)的時(shí)候，根據(jù)汽車電氣接線盒兼容的負(fù)載進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)，并預(yù)留一定的余量。見圖4。

?PCB

PCB是汽車電氣接線盒內(nèi)部承載電流的主要載體（如果是PCB式電氣接線盒），其長(zhǎng)度對(duì)于載流能力的影響可忽略不計(jì)，而覆銅的厚度以及回路的寬度決定了承載的能力。銅箔厚度是一定的，一般情況下105μm或者140μm，所以寬度是決定承載能力的關(guān)鍵因素，但是PCB的面積受到限制，每條回路的寬度需要根據(jù)實(shí)際負(fù)載的額定電流來(lái)設(shè)計(jì)，但是還要具備承受一定的過(guò)載的能力。因此，過(guò)電流的測(cè)試對(duì)驗(yàn)證回路的性能是非常關(guān)鍵的。如果是直插式電氣接線盒，那么回路的承載能力主要由端子和導(dǎo)線來(lái)決定。

電氣接線盒總成抗過(guò)載能力驗(yàn)證

以PCB式電氣接線盒為例，分析過(guò)電流試驗(yàn)的驗(yàn)證工作。過(guò)電流試驗(yàn)驗(yàn)證的目的是電路中出現(xiàn)過(guò)載電流的時(shí)候，電氣接線盒的抗過(guò)載能力。但是由于回路中熔斷絲存在熔斷特性，所以只要驗(yàn)證熔斷絲熔斷之前，電氣接線盒能夠保持完好即可，因此選擇帶熔斷絲的回路，其它信號(hào)轉(zhuǎn)接以及控制回路不做測(cè)試。

首先，將裝配好的電氣接線盒放在能顯示數(shù)值的專門做過(guò)電流的試驗(yàn)臺(tái)上。對(duì)裝配好的電氣接線盒（含熔斷絲和繼電器）選擇測(cè)試的回路（每次只測(cè)試一條回路），長(zhǎng)時(shí)間工作的回路必須測(cè)試，短時(shí)間工作的回路根據(jù)具體情況決定，不強(qiáng)制要求做。試驗(yàn)后，不得出現(xiàn)對(duì)連接器、端子、電線、PCB等造成損壞，比如變形、變色、熔化等，電氣接線盒不應(yīng)該出現(xiàn)融化的現(xiàn)象。

按照熔斷絲的類型，主要有3種加載方式。

?片式熔斷絲

片式熔斷絲加載2倍電流直至熔斷、加載1.35倍電流直至熔斷、加載1.1倍電流60 min。這里的片式熔斷絲主要包括MINI、 MAXI、ATO等。表2為MINI熔斷絲時(shí)間一電流熔斷特性表。通1.1倍電流60 min，熔斷絲是不會(huì)熔斷的，這對(duì)回路承受低過(guò)載的能力提出了比較苛刻的要求，所以在回路設(shè)計(jì)的時(shí)候，要考慮與熔斷絲的匹配關(guān)系。如果在此期間出現(xiàn)了熔斷絲熔斷的情況，那么可以更換熔斷絲后繼續(xù)進(jìn)行驗(yàn)證。而當(dāng)通1.35倍電流的時(shí)候，最長(zhǎng)的熔斷時(shí)間為10 min，通2倍電流的時(shí)候，最長(zhǎng)熔斷時(shí)間為5s。這里模擬的是當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載情況下，熔斷絲熔斷之前，電氣接線盒內(nèi)部回路的承載能力，見表2。

?箱式慢熔

箱式慢熔熔斷絲加載1.35倍電流直至熔斷、加載2倍電流直至熔斷。這里的慢熔熔斷絲主要包括JCASE等。以JCASE熔斷絲為例，額定電流范圍一般從20～60 A，電氣接線盒要保證在通1.35倍電流時(shí)，30 min之內(nèi)不會(huì)燒蝕；通2倍電流時(shí)，1 min之內(nèi)不會(huì)燒蝕，見表3。

?平板式慢熔

平板式慢熔熔斷絲加載2倍電流直至熔斷。平板式熔斷絲一般包括MIDI和MEGA兩類。主要用于較大電流的負(fù)載，額定電流值都在150 A以上，比如發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)等。MIDI和MEGA熔斷絲僅用于短路的保護(hù)，對(duì)低過(guò)載工況不敏感，不適用于低過(guò)載工況的保護(hù)，因此只做2倍電流的過(guò)載試驗(yàn)。MIDI熔斷絲30～125 A范圍內(nèi)的熔斷特性與150～200A的熔斷特性有所差異，見表4。而MEGA熔斷絲40～250A范圍內(nèi)的熔斷特性與300～500 A范圍內(nèi)熔斷特性也有所差異，見表5。

電氣接線盒過(guò)電流試驗(yàn)項(xiàng)目要求

關(guān)于電氣接線盒過(guò)電流試驗(yàn)項(xiàng)目的要求，各大主機(jī)廠均有所不同。有的是針對(duì)熔斷絲類型的不同，細(xì)化出不同的加載方式。有的則是統(tǒng)一要求通1.35倍額定電流或者2倍額定電流，不區(qū)分熔斷絲類型，直至熔斷絲熔斷。這取決于對(duì)電路設(shè)計(jì)的目標(biāo)制定，如果側(cè)重電路對(duì)于低過(guò)載的承受能力，PCB板的布線會(huì)占用更多的空間，或者增加銅條來(lái)增強(qiáng)回路的承載能力，這樣勢(shì)必造成電氣接線盒成本的上升以及設(shè)計(jì)難度的增加。

審核編輯：劉清