熔断丝盒电源分配策略优化研究

罗永建，严 荣

（上汽大众汽车有限公司，上海 201804）

本次研究的车辆为某合资品牌的某款年度改款车型，该车型正处于PT（Prototype）样车试生产阶段，该阶段是在整车电器功能试验性生产阶段，零件并未全部到位，熔断丝盒为新零件，电源分配策略依然沿用老状态，零件验证需要通过理论性研究和模拟手段来验证。如何提前发现问题，并在预批量试生产VFF，批量试生产PVS发现并解决问题，以免造成不必要的线束工装板和模具变更，是这个阶段的主要任务。

此阶段，熔断丝盒零件的图纸和电源分配策略基本上已经就位，但是由于电源分配策略和熔断丝盒的复杂性以及整车电器装备的不确定性，熔断丝盒和电源分配策略仍有很大的优化空间，需要持续关注，既要满足决策层对于装备变更的要求，又要尽早发现熔断丝盒和电源分配的设计缺陷，进行针对性的优化和改进。本文将从某款熔断丝盒发现的一起热点散热集中案例出发，进行详细的原因分析和方案优化，希望能对熔断丝盒开发工程师的工作有一些启发。

1 热点理论分析

根据既有电源分配策略和电器零件功能运作特性，该熔断丝盒的热点集中区域集中在F46～F48（功能分别为前照灯开关、空调鼓风机、12 V电源），F50～F51（功能分别为远光灯开关、BCM近光灯电流输入），由于相关功能均为大电流且长时工作负载，在熔断丝盒耐久测试输入的loadmatrix中均为100%工作，因此理论分析此处必会产生热点集中现象，相关负载拓扑如图1所示。

2 原始方案模拟与台架验证

1）利用达索公司ABAQUS软件进行模拟建模，首先对模型进行简化，并对材料参数进行设定，输入相应的线束模型，同时将熔断丝与线束端子的接触电阻参数输入相应软件中，最后将电器功能负载矩阵Loadmtrix（150%车载用电器电源工作特性）输入软件中，得到模拟结果如图2所示。

2）模拟同时搭建相应的测试台架，按照耐久负载的测试要求搭建相应台架，利用Arrhenius模型和熔断丝盒所处的环境温度来计算熔断丝盒耐久测试所需的耐久时长，结果约为1 035 h，相应的台架测试结果如图3所示。对应的熔断丝盒各监测点温度见表1。

表1 监控点温度

图1 负载拓扑

图2 模拟结果

3 优化方案

按照GM熔断丝盒的设计规范，熔断丝盒在环境温度一定的情况下，熔断丝盒表面的温度温升不能超过环境温度的50℃，在25℃环境温度下，台架上熔断丝盒的最高温度点超过了90℃，已经不再满足对应的标准，属于设计风险点，应该规避掉，对应的方案就是通过熔断丝电源分配方案优化的方式，将相应功能的熔断丝位置移至靠近主电源输入点的位置，并将大电流持续用电功能熔断丝间隔开，采用的方案如图4所示。

4 新方案的模拟与台架测试

利用之前在ABAQUS里面建立的模型，重新调整loadmatrix里面电流大小和工作特征属性，并将测试重新验证，验证结果如图5所示。

在台架上对模拟负载的工作特性或者熔断丝盒回路进行调整，使相应回路能够满足新的电源分配策略，并且务必保证loadmatrix与第一轮测试中对应的电器工作电源特征一致，经过1 035 h测试验证后，得到熔断丝盒温度最高点的热成像图，如图6所示。同时得到热电偶在整个耐久测试过程中的最高温度监控点，如表2所示。

图3 台架测试结果

表2 热电偶在整个耐久测试过程中的最高温度监控点

5 总结

1）电源分配是熔断丝盒设计的基础，电源分配在初始设计时需尽量保证热点不要太集中。

2）熔断丝盒为车身安全相关零件，前期设计时务必建立模拟模型并搭建台架进行耐久验证，用以提前发现风险点。

图4 优化后的负载拓扑

图5 优化后的模拟结果

图6 优化后的台架测试结果

3）模拟或台架验证发现风险点时尽量优化电源分配策略上的设计失误，目的是保证熔断丝盒产品模具的开发设计进度尽可能不受影响。

4）整车电器工作特性是熔断丝盒耐久测试验证的基础输入信息，需务必保证准确。