整車電路系統短路測試優化方案介紹

張華春，朱禮銘，張曉娜，米德旺，王 鑫

（奇瑞汽車股份有限公司汽車工程中心，安徽 蕪湖 241009）

近年來，汽車行業發展迅猛，汽車已成為人們生活中的一個重要組成部分。然而汽車在給人們帶來方便的同時，也給人們帶來了傷害，甚至災難，比如汽車自燃現象，給生命財產造成嚴重威脅，如何在汽車銷售前避免這些問題就顯得尤為重要了。整車電路系統短路試驗是在新車型開發過程中進行的一項測試，其目的就是查出電路中潛在的不安全因素，為優化電路系統提供支持。

1 短路測試方法簡介

實際測試過程就是按照圖1所示測試原理進行實物連接，獲取回路的短路電流和熔斷時間。

2 優化方案介紹

眾所周知，熔斷絲的作用是在回路電流過大和溫度過高時自動熔斷，從而保護線路和負載。通過測試和數據分析，我們會發現有些回路測試數據滿足不了設計要求，此時就需要對回路進行整改和優化。

下面介紹短路測試中幾種常見的優化方案。

2.1 改變熔斷絲容量

一般來說，熔斷絲容量是根據該回路負載特性來選擇的，因此，我們可以根據負載特性來改變熔斷絲容量，該方法不僅簡單易行而且效果顯著。如圖2所示。但根據整車原理從實車上測試得知，此負載工作電流最大值為12A。由此可見，熔斷絲30 A規格選擇偏大，所以此熔斷絲可以選擇20A規格。

優化前后的試驗結果對比見表1。由表1數據不難看出，熔斷絲容量優化后，熔斷時間幾乎縮短為原來的1／2。當然，熔斷絲的容量一般在設計的時候就要確定好，如果無法確定所選用的熔斷絲是否合適，可以通過測試負載的大小來選定。

表1 優化前后試驗結果對比

2.2 改變線徑大小

在設計整車線路時，線徑大小的選擇主要是基于負載特性的要求，但有些導線雖然滿足了負載的要求，但對于電路系統來說卻存在安全隱患，那么此時就需要優化。對于熔斷時間過長的回路，優化的方法就是將回路線徑加粗，從而降低回路電阻，提高回路短路電流，縮短斷路時間。如圖3所示。

優化方案：①將線路中一部分線徑由0.5mm2改為0.75mm2；②將線路中一部分線徑由0.5 mm2改為1.0mm2。

兩種優化方案的試驗結果見表2。由表2不難看出，隨著線徑的逐漸加粗，熔斷電流逐漸增大，熔斷時間逐漸減少，這說明改變回路線徑的大小，熔斷時間和熔斷電流都會隨著變化，但是具體用多大的線徑比較合適要根據具體的回路來確定，除了滿足電路安全和負載要求外，還需要考慮導線的質量及成本。

表2 兩種線徑優化方案結果

2.3 改變熔斷絲特性

我們知道，快熔熔斷絲 （MINI）的主要作用是防止線路短路，而慢熔熔斷絲 （JCASE）的主要作用是防止線路長期過載。在短路時，不管是快熔熔斷絲還是慢熔熔斷絲，都應該熔斷。但我們發現，有的回路因熔斷絲未能及時熔斷而導致線路燒蝕，如圖4這個案例。經查證發現圖4所示回路中所有的負載沒有電機等感性負載，故將20A JCASE的熔斷絲優化為20 A MINI熔斷絲，優化前后測試數據見表3。根據表3描述的現象和數據，可以看出優化后的熔斷絲不但可以滿足回路電性能的要求，而且還可以對回路起到相應的保護作用。

2.4 改變回路總長度

一般來講，不建議采用改變回路總長度的方法對短路性能進行優化，因為改變回路長度可能要改變負載的布置位置或從原理圖上改變回路的連接方式，而且還要考慮更改后與其它負載的匹配性等問題，但這一方案也是可行的。根據整車電路系統原理圖改變搭鐵點的位置來改變整個回路的長度，優化后的回路長度如圖5b所示。

測試數據表明，優化前的短路電流為111 A，斷路時間為197 ms；而優化后的短路電流為114 A，斷路時間只有85ms，即大大縮短了斷路時間。

2.5 其他優化方法

關于整車電路系統中短路測試的優化方案，上面幾種都是比較常用的，但還有一些其他方法，比如通過改變負載的原理和布置位置等，也可以對電路系統進行整體優化，但是此優化方法比較復雜，實際運用得較少。

3 總結

上述優化方案中的測試數據均為在同一溫度條件下獲取的。對于實車，我們應該根據各個負載的溫度場進行選擇。影響導線溫度的主要因素有兩個：①導線由于電流作用而產生的溫升；②導線周圍環境的溫度，所以在優化電路系統時應將其列入考慮范圍。

［1］朱禮銘.整車電路系統引起汽車自燃原因分析及驗證方法介紹［J］. 汽車電器， 2010 （12）： 35-38.