电路保护及电源分配

根据负载电流的大小选择合适的继电器 （PCB\Micro\Mini\Powe Mini),如果使用 寿命有特殊要求，甚至要选择更高成本 的固态继电器
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电源分配原则
如何选择合并的保险丝？ 考虑保险丝下各负载的工作情况，绘制各负载的电流曲线并叠加，然后根据之前的 计算公式计算保险丝的大小
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电源分配原则_大电流负载
PDC/PLA BSD 摄像头 AFS/MDF大灯 。。。
ACC Radio 12V Cigar 外后视镜调节 。。。
IG2 雨刮 鼓风机 雾灯 。。。
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一般的电源模式
电源模式的总结
对于控制器来说一般都有多路电源：如ABS，有IG1\BAT,IG1是信号输入，而BAT才是真正的 供电电源（给ABS泵及电磁阀） 部分由控制器控制的电源模式：如后除霜，其继电器的输入端是BAT电，但实际上的控制策 略是KL61，即发电机工作时（且转速大于某些值的时候功能才能开启，能源管理相关） 对于电源模式的分配，主要考虑的有：
4
保险丝介绍
保险丝熔断过程
5
保险丝介绍
保险丝分断时间=融化时间+电弧时间
6
6
保险丝介绍
各类型保险及分断时间 Mini
ATO
J-Case
Midi
Maxi
Mega
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保险丝介绍
温度对保险丝的影响
高温使保险提前熔断 低温使保险延迟熔断
温度修正系数%
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保险丝的选择
电流模型
稳态电流 脉冲电流 浪涌电流
10 A 15 A 20 A 25 A 30 A 40 A 60 A
Max Fuse Size for the Terminal
5A
5A 7.5 A
10 A
10 A 15 A
10 A 15 A
10 A 15 A 20 A 25 A 30 A 40 A
Terminal Family
MetriPack 280 Tangless Thin Stock
开关状态不能保持
KL 75 KL 87
开关到 On
鼓风机、点烟器、12V
开关到 On/on-off后一 发动机上负载 段时间
附件电源，启动时断开 保证足够电源给启动机
钥匙到off后，部分发动 机部件会持续工作段时 间 ，如冷却风扇
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一般的电源模式
对于目前大部分主机厂
电源模式主要有：
ACC：附件电源 IG1：一般为点火开关信号 IG2：启动时关闭 ST：启动档
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保险丝选择
电流曲线如图 浪涌电流I2t计算
描出I2(t) 的时间曲线 计算出每段时间内累积的I2t。 然后绘制出相应的时间曲线
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保险丝选择
保险丝熔断I2t 的计算
选取保险丝(5A) 计算保险丝熔断I2t 绘制熔断I2t相对熔断时间 曲线
0.1 sec, I2t = (17.4 A)2(0.1 s) = 30.28 A2s 1.0 sec, I2t =（8A)2 *1S=64 A2s
ABS/ESP EPS Airbag ADAS HAZ
影响车辆驾驶的功能，如 EMS
EMS、TCU及相关的传 TCU
感器执行器
Engine System
影响乘员舒适功能
空调 天窗 音响系统
分配原则
行车安全和 法规相关的 功能不能合 并保险丝
可以与相近 功能合并使 用保险
可以与该等 级下的保险 丝合并使用
！每个大电流负载必须有 自己单独的保险丝.
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电源分配原则_电机类零件
规则： 对于车辆电机类负载，一些恶劣工况应考虑进去，主要包括： •堵转电流； •启动电流； •其他的恶劣工况；
举例来说有： •在冬天工作的水管冻住，水无法喷出，对水泵的电流需考虑； •前风窗玻璃上有雪时，雨刮电机的堵转电流需考虑； •冬天洗车后摇窗机无法正常工作时的极限电流； •当鼓风机工作时出风口被遮住的时候，鼓风机的极限电流。
什么是大电流负载？ •短时负载(<5S)>20A; •长时负载(>60S)>7A;
电源分配原则: •对于30~40A的负载： 1.单独保险丝供电； 2.使用MAXI或J-case保险丝； • 对于40A以上的负载： 1.使用单独保险丝且推荐使用螺旋形保险丝； 2.推荐使用Form C或Form B类保险丝；
Current (A)
熔断I2t
熔化时间
飞弧时间 Time
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保险丝选择
浪涌电流
浪涌电流由脉冲电流和稳态电流叠加而成 保险丝必须承受足够的脉冲次数和一定时间持续的稳态电流 电流累积I2t 是电流经过一段时间后累积的能量 电流累积I2t和保险丝熔断I2t的比值得到相对I2t，且相对I2t是随时间变化的
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保险丝选择
把浪涌电流累积I2t 曲线和保险丝熔 断I2t 曲线绘制在一张图表中.
计算出每个时间点的相对I2t
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保险丝选择
相对I2t与保险丝寿命关系
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保险与导线的关系
如何选择导线？
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保险丝与导线的匹配关系
目前大部分OEM的标准
VW75212 标准
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保险丝与端子的关系
Terminal Family
安全等级或供应商需求
如后风窗和后视镜加热，后风窗加热 的电流很大，一般大于20A，而后视 镜加热的电流约1-2A，如果合并在一 起，需要用一个30A的保险，而后视 镜加热的导线也必须用2.5mm^2(如果 单独用一个7.5A的保险，后视镜加热 的导线可以用到0.35mm^2)
如驾驶辅助系统（PDC、Camera、 BSD）
如PEPS和点火开关（大电流），可 以通过复用保险减少保险丝的数量
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电源分配原则
继电器的选择 No 指导原则
1 继电器必须靠近负载
2 避免不必要的噪音干扰 3 继电器的复用
复杂逻辑控制的继电器建议放 4 在模块中
根据负载大小及使用寿命继电 5 器类型
目的 成本 电压降 乘员感受
成本
减少回路数量
可靠性及电路保 护
GT 280 Female
To 0.64 mm Blade
GT 280 Female
To 0.82 mm Blade
MetriPack 480 and
MetriPack 630
Cable Size Max Fuse Size
mm2
for the Cable
0.35
10 A
0.5
15 A
0.8
20 A
满足发动机的启动要求 考虑乘员的使用感受
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电源分配设计
设计思路
设计过程
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电源分配设计
配置信息
整车功能清单 设备清单 装配关系
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电源分配设计
负载信息
负载大小及类型
稳态电流 脉冲电流 浪涌电流
稳态电流
脉冲电流
浪涌电流
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负载安全等级的划分
负载安全等级
2 – 动力系统
– 安全系统
主动安全
1
被动安全
Female to
0.5
0.64 mm Blade or
0.8
0.82 mm Blade
1
0.35
0.5
0.8
MetriPack 280
1
2
3
5
10 A 15 A 20 A
10 A 15 A 20 A
10 A 15 A 20 A 25 A
10 A 15 A 20 A
10 A 15 A 20 A 25 A
外部灯光
– 舒适系统 3 – 信息娱乐系统
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安全相关功能的范围
VW集团对车辆安全范围的描述
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安全相关功能的范围
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电源分配原则
负载安全等级 Class 1
Class 2 Class 3
功能 行车安全 法规相关
驾驶
舒适系统 信息娱乐系统
描述
涉及零件
能影响到车辆行驶安全， 如ABS/ESP，EPS等 法规要求：如外部灯光的 HAZ、制动灯等
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一般的电源模式
BAT ABS/ESP EPB(电子驻车） EPS EMS TCU Horn Radio Brake lamp 位置灯
HAZ 中控锁 转向柱锁 蓄电池传感器
PEPS 座椅调节 。。。
IG1 Airbag Cluster EPS（信号） EMS（信号） HVAC TCU（信号） 转向灯
10 A 15 A 20 A 25 A 30 A
10 A 15 A
20 A
25 A 30 A
10 A 15 A 20 A 25 A 30 A
10 A 15 A 20 A 25 A 30 A 40 A
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电源分配介绍
什么是电源分配系统？
a) 整车负载供电系统 b) 点火开关信号分配 c) 整车电气系统控制 d) 能源管理
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保险丝选择
稳态电流
保险丝值取决于标称工作电流。
计算公式： If=In/RR*80%
80%：大众标准，持续工作电流为保险丝值的80% If：保险丝额定值 In：持续工作电流 RR：温度修正系数（105oC时88%）
If=In/RR*80%=5/0.88*0.8=7.1 取整，选取7.5A保险
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保险丝选择
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电源分配原则
NO
1
指导原则
目的
负载电源不能和信号/传感器电 EMC 源共用保险
2
满足系统的特殊要求
系统要求
3
小电流设备不能和大电流设备 成本
共用保险
4
类似功能合并使用保险
成本
5
针对不同时选中的配置，保险 成本
丝可以考虑复用
原因
备注
如BCM参考电源与电机类负载，电机 类负载工作是可能对参考电源造成影 响，严重情况可能造成BCM对当前电 池电压判断错误
脉冲电流
脉冲电流不包含稳态工作电流 保险丝必须承受足够的脉冲次数和一定时间持续的稳态电流 电流I2t和保险丝熔断I2t的比值得到相对I2t
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保险丝选择
脉冲电流I2t = I2 曲线下的面积
i2(t) i2(t)
i(t)
t
1
Time
(t) t
2
t
1
Time
(t)
t
2
保险丝熔断I2t可以 从产品目录中查到
电源模式
点火开关 电源模式切换开关，对大众来说
开关档位
OFF ON Start
开关类型
机械式大电流 电子式小电流
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点火开关
机械式大电流开关
特点：点火开关能通过大电流 使用车型：PQ25、PQ34 优势：减少继电器的数量 缺点：线径较粗，开关的电流很大
机械式开关电源模式分配
KL30
Load Load Load Load Load
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整车供电系统
Consumer Consumer
Consumer Consumer
Power supply
发动机停止时，蓄电池给整车负载供电 发动机怠速、低速运转时，发电机和蓄电 池共同给整车负载供电 发动机中高速运转时，发电机给整车负载 供电，并对蓄电池进行充电
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Consumer Consumer
Starter
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点火开关
电子式开关
特点：小电流（高电平给转向柱开关模块） 使用车型：PQ35、46及MQB平台 优势：线径降低 缺点：增加KL15、75继电器
电子式开关的电源模式分配
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大众车型的电源模式
大众车型上的主要电源模式有
Power Mode
Key status
Main Load
Remark
Cable Size Max Fuse Size
mm2
for the Cable
0.35
Micro 64
0.5
Tin Plated
0.8
0.35
Micro 64
0.5
Gold Plated
0.8
0.35
MicroPack
0.5
100
0.8
1
0.35
MetriPack 150
0.5
0.8
GT 150
0.35
电源分配及电路保护
1
目录
电路保护
电路定义 保险丝介绍 保险丝选择 导线、端子选择
电源分配
电源分配 电气盒介绍
2
电路的定义
汽车电路
车辆的电流走向为 蓄电池正极->电路保护
装置->负载->接地点 ->蓄电池负极
BATTERY
CIRCUIT PROTECTION
LOAD
3
保险丝介绍
什么是保险丝？
1. 保险丝是一个热能响应元件。 2. 保险丝是为了保护线束而设计成线路中最弱的一部分。 3. 保险丝的每一电流值都对应一定范围的电阻，并由此 定义其过载的特性。
KL S KL 15 KL 30 KL 50
钥匙在点火开关中 开关到 On及ST 任意状态 开关到 ST
BCM、Radio、RSE
主要用于判断钥匙是否插在 点火开关上
Airbag、灯光调节、各控制器 一般为信号，启动时保
的开关on 信号
留
各控制器的主供电，如：ABS、 EPS、中控锁、变速箱等
启动机
原因
备 注
减少回路的长度，降低成本及电压降， 如启动继电器，布置在内仓保险丝盒会 比布置在发动机舱回路增加很多
对于一些在行车过程中多次使用到的负 载继电器，需要考虑噪音问题，如大灯 等，可以布置在发动机舱保险丝盒或使 用模块驱动
通过复用不同时存在的继电器减小盒子 的大小
对于一些复杂逻辑控制的继电器，如后 雾灯、雨刮、HAZ，由于有多路的判断 条件，直接放在模块内会减少导线的数 量
1
25 A
2
30 A
3
40 A
0.35
10 A
0.5
15 A
0.8
20 A
1
25 A
2
30 A
3
40 A
5
60 A
0.35
10 A
0.5
15 A
0.8
20 A
1
25 A
2
30 A
3
40 A
5
60 A
0.35
10 A
0.5
15 A
0.8
20 A
1
25 A
2
30 A
3
40 A
5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
60 A
Max Fuse Size for the Terminal