熔斷絲盒電源分配策略優化研究

羅永建，嚴 榮

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201804）

本次研究的車輛為某合資品牌的某款年度改款車型，該車型正處于PT（Prototype）樣車試生產階段，該階段是在整車電器功能試驗性生產階段，零件并未全部到位，熔斷絲盒為新零件，電源分配策略依然沿用老狀態，零件驗證需要通過理論性研究和模擬手段來驗證。如何提前發現問題，并在預批量試生產VFF，批量試生產PVS發現并解決問題，以免造成不必要的線束工裝板和模具變更，是這個階段的主要任務。

此階段，熔斷絲盒零件的圖紙和電源分配策略基本上已經就位，但是由于電源分配策略和熔斷絲盒的復雜性以及整車電器裝備的不確定性，熔斷絲盒和電源分配策略仍有很大的優化空間，需要持續關注，既要滿足決策層對于裝備變更的要求，又要盡早發現熔斷絲盒和電源分配的設計缺陷，進行針對性的優化和改進。本文將從某款熔斷絲盒發現的一起熱點散熱集中案例出發，進行詳細的原因分析和方案優化，希望能對熔斷絲盒開發工程師的工作有一些啟發。

1 熱點理論分析

根據既有電源分配策略和電器零件功能運作特性，該熔斷絲盒的熱點集中區域集中在F46～F48（功能分別為前照燈開關、空調鼓風機、12 V電源），F50～F51（功能分別為遠光燈開關、BCM近光燈電流輸入），由于相關功能均為大電流且長時工作負載，在熔斷絲盒耐久測試輸入的loadmatrix中均為100%工作，因此理論分析此處必會產生熱點集中現象，相關負載拓撲如圖1所示。

2 原始方案模擬與臺架驗證

1）利用達索公司ABAQUS軟件進行模擬建模，首先對模型進行簡化，并對材料參數進行設定，輸入相應的線束模型，同時將熔斷絲與線束端子的接觸電阻參數輸入相應軟件中，最后將電器功能負載矩陣Loadmtrix（150%車載用電器電源工作特性）輸入軟件中，得到模擬結果如圖2所示。

2）模擬同時搭建相應的測試臺架，按照耐久負載的測試要求搭建相應臺架，利用Arrhenius模型和熔斷絲盒所處的環境溫度來計算熔斷絲盒耐久測試所需的耐久時長，結果約為1 035 h，相應的臺架測試結果如圖3所示。對應的熔斷絲盒各監測點溫度見表1。

表1 監控點溫度

圖1 負載拓撲

圖2 模擬結果

3 優化方案

按照GM熔斷絲盒的設計規范，熔斷絲盒在環境溫度一定的情況下，熔斷絲盒表面的溫度溫升不能超過環境溫度的50℃，在25℃環境溫度下，臺架上熔斷絲盒的最高溫度點超過了90℃，已經不再滿足對應的標準，屬于設計風險點，應該規避掉，對應的方案就是通過熔斷絲電源分配方案優化的方式，將相應功能的熔斷絲位置移至靠近主電源輸入點的位置，并將大電流持續用電功能熔斷絲間隔開，采用的方案如圖4所示。

4 新方案的模擬與臺架測試

利用之前在ABAQUS里面建立的模型，重新調整loadmatrix里面電流大小和工作特征屬性，并將測試重新驗證，驗證結果如圖5所示。

在臺架上對模擬負載的工作特性或者熔斷絲盒回路進行調整，使相應回路能夠滿足新的電源分配策略，并且務必保證loadmatrix與第一輪測試中對應的電器工作電源特征一致，經過1 035 h測試驗證后，得到熔斷絲盒溫度最高點的熱成像圖，如圖6所示。同時得到熱電偶在整個耐久測試過程中的最高溫度監控點，如表2所示。

圖3 臺架測試結果

表2 熱電偶在整個耐久測試過程中的最高溫度監控點

5 總結

1）電源分配是熔斷絲盒設計的基礎，電源分配在初始設計時需盡量保證熱點不要太集中。

2）熔斷絲盒為車身安全相關零件，前期設計時務必建立模擬模型并搭建臺架進行耐久驗證，用以提前發現風險點。

圖4 優化后的負載拓撲

圖5 優化后的模擬結果

圖6 優化后的臺架測試結果

3）模擬或臺架驗證發現風險點時盡量優化電源分配策略上的設計失誤，目的是保證熔斷絲盒產品模具的開發設計進度盡可能不受影響。

4）整車電器工作特性是熔斷絲盒耐久測試驗證的基礎輸入信息，需務必保證準確。