中心議題：

• 熔斷器的基本原理
• 熔斷器在車身控製模塊中的安裝位置
• 不讓汽車自燃或提供更多保修故障的解決方案

解決方案：

• 仿真熔斷器I²-t特性的智能電路保護

在今天的車身控製模塊（BCM）shejizhong
，youjianshidegongchengshijidoujinkenengbuzaishiyongjidianshijidianqi。tamendexiayigefazhanfangxiangshitingyongrongduanqi。danshi，tingyongrongduanqishiyigefeichangbiyaodejiejuefanganma？shiyigeyonggengjiafuzadejiejuefanganqudaiyigejiandanerqiegaoxiaodeyuanqijianma
？  

今天的 BCM由大量的固態開關和熔斷器組成。某些 BCM有多達8-12個蓄電池饋路，為60-80個負載提供電源，每個電池饋路都裝有熔斷器
，這就是說，BCM負載(車燈、門鎖等)是(shi)由(you)驅(qu)動(dong)器(qi)組(zu)驅(qu)動(dong)的(de)
，每(mei)個(ge)驅(qu)動(dong)器(qi)都(dou)有(you)一(yi)個(ge)熔(rong)斷(duan)器(qi)。為(wei)了(le)安(an)全(quan)起(qi)見(jian)
，或(huo)隻(zhi)是(shi)因(yin)為(wei)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)太(tai)大(da)，無(wu)法(fa)均(jun)衡(heng)分(fen)配(pei)，有(you)些(xie)負(fu)載(zai)需(xu)要(yao)單(dan)獨(du)配(pei)備(bei)熔(rong)斷(duan)器(qi)。據(ju)說(shuo)

，還(hai)有(you)些(xie) BCM隻有一個或兩個熔斷器。萬一輸出失效時，這些模塊依靠固態開關提供“熔斷”保護功能。  

熔斷器101

熔斷器從克魯馬努人時代開始流傳下來。與半導體元器件相比，熔斷器非常簡單
，幾乎不需要什麼製造工藝

，而且成本低廉……正是因為簡單
，熔斷器被設計成線束保險裝置
，以防短路時線束變成烤箱電纜。  

熔斷器的工作原則是一個簡單的I2Ryushijiandeguanxi。dianliuyueda，rongduanhuokailushijianyueduan。rongduanqidegonghaoyutongguorongduanqidedianliudepingfangchengzhengbi。danggonghaoguogaoshi
，rongduanqirongduan。zhegetexingtongyangshiyongyushourongduanqibaohudexianshu。dangrongduanqide“熔斷”特性與所保護的線束相似，隻是處理電流能力略低時
，熔斷器是一個理想的選擇。

圖1：I2-t 特性比較

安裝位置

關於熔斷器從BCM模塊凸出來的問題
，有點像房地業的三條規則：位置
、位wei置zhi，還hai是shi位wei置zhi。如ru果guo模mo塊kuai有you凸tu出chu來lai的de熔rong斷duan器qi，模mo塊kuai就jiu必bi需xu放fang在zai車che主zhu能neng夠gou檢jian修xiu的de位wei置zhi。線xian束shu布bu線xian和he模mo塊kuai方fang向xiang，以yi及ji熔rong斷duan器qi必bi須xu放fang在zai模mo塊kuai的de什shen麼me地di方fang，是shi令ling人ren頭tou疼teng的de問wen題ti。所suo有you這zhe些xie限xian製zhi和he保bao護hu功gong能neng增zeng加jia了le模mo塊kuai的de成cheng本ben和he製zhi造zao難nan題ti。下xia圖tu所suo示shi的de福fu特teBCM在CEM3上安裝一個靈活的電路板後，才能把熔斷器置於模塊的“邊緣”。

圖2：在福特BCM內部的熔斷器連接端口陣列

汽車製造商在給這些BCM模塊/熔斷器單元尋找位置方麵具有相當高的創新力。我曾在儀表板和發動機蓋下和踏腳板內（前車門鉸接區的右側）看見過BCM模塊

，甚至還在後座下麵看見過BCM模塊（我的車子就是這樣）。某些BCM裝有鉸鏈，可以從儀表板下麵拉出來
，檢修比較方便。有些BCM則裝在擋板後麵
，隻有查看用戶手冊（如果有）才能找到。我不隻一次趴在駕駛座椅上，腳壓在的靠背上
，頭鑽到儀表板下，尋找那個失效的熔斷器。 

這還不算完，你還要解開哪一個熔斷器號對哪一個功能的啞謎……熔斷器麵板除提供幾行編號外，沒有任何標記。真地像猜謎比賽，除了分值之外
，你不能告訴選手任何信息。如果再沒有用戶手冊，BCM就像一個食品櫃，裏麵裝滿了撕去標簽的罐頭……你隻能分類排查，別無它法。你隻能不斷地猜測，直到找到失效的熔斷器號為止。 
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固態熔斷器可解決很多問題

熔斷器可能會因為沒有明顯原因而熔斷，熔斷器的容錯能力非常差，哪怕是最輕微的短路都會熔斷（你曾經把硬幣掉到點煙器插座/電源插座嗎？）。當你最後發現硬幣並將其取出時，熔斷器不會複位。 

如果BCM模塊上沒有熔斷器，安裝位置就不是這樣問題了。把BCM模塊安裝在後座下麵，不必鑽到儀表板下檢修BCM模塊，這對我來說就不再是一個太大的問題。因為熔斷器有這麼多的麻煩，難怪汽車廠商關注無熔斷器或熔斷器較少的BCM解決方案。

不讓汽車自燃或提供更多保修故障的解決方案

因此，這種解決方案必須可靠，在應用係統內性能優異，幾乎沒有任何成本。

jintiandegutaikaiguanyinweibaohuxingshijiandan，youyidianyiziwoweizhongxin。zhejiushishuo，tamengengjiaguanzhuziwobaohu

，erbushibaohuwaiweiyuanqijian。gutaikaiguanyouguorehechaofuzaibaohudianlu，dangyinshuchuduanluerxianzhifuzaidianliushi
，zhezhongyuanqijianshizuijiadexuanze。yinci，yonggutaikaiguantidairongduanqiyoushihoubingbushizuijiadexuanze。

像硬短路一樣的短路事件比較容易保護
，例如
，受驅動器限製的負載電流。在這種情況下，功耗不是I2R的(de)結(jie)果(guo)
，而(er)是(shi)驅(qu)動(dong)器(qi)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)降(jiang)與(yu)相(xiang)應(ying)的(de)限(xian)流(liu)的(de)結(jie)果(guo)。這(zhe)是(shi)一(yi)個(ge)高(gao)功(gong)耗(hao)事(shi)件(jian)，大(da)部(bu)分(fen)功(gong)耗(hao)發(fa)生(sheng)在(zai)智(zhi)能(neng)開(kai)關(guan)上(shang)而(er)不(bu)是(shi)線(xian)束(shu)上(shang)。因(yin)此(ci)
，開(kai)關(guan)的(de)溫(wen)度(du)迅(xun)速(su)升(sheng)高(gao)，激(ji)活(huo)過(guo)熱(re)關(guan)斷(duan)功(gong)能(neng)，從(cong)而(er)保(bao)護(hu)相(xiang)關(guan)的(de)線(xian)束(shu)。

車身模塊中的大多數負載是燈泡。燈泡有一個很難處理的特性：yongliu，womenlejiebingxihuanzhegetexing。yongliuyaoqiuqiangpogutaikaiguandexianliuzhiyuanyuangaoyuwendingzhuangtaikaiguancaozuosuoxudexianliuzhi。wosuoshuodeyiqiedoushiweileshuoming：dangmeiyoufashengyanzhongdeyingduanlushijianshi，zhexiegaoyongliudeyuanqijianzhunxuyichanggaodewentaidianliuzaixianshuneiliudong，zhejiushigutaikaiguanbaohuziwoerbubaohusuozaixitongdeqingkuang。zheshi
，dianliuqiangduhaibuzuyijihuokaiguanxianliugongneng，danshizuyishaohuixianshuhuodianluban。

在圖3的示例中有一個點，智能開關 (VN5010)將繼續前行，而電線將開始自毀（紅線在藍色虛線上方）。如ru果guo這zhe種zhong情qing況kuang是shi真zhen實shi的de，甚shen至zhi連lian電dian路lu板ban都dou可ke能neng會hui自zi毀hui。現xian在zai考kao慮lv到dao湧yong流liu要yao求qiu很hen可ke能neng更geng加jia嚴yan格ge，我wo們men開kai始shi意yi識shi到dao有you必bi要yao開kai發fa一yi個ge能neng夠gou仿fang真zhen熔rong斷duan器qi特te性xing的de保bao護hu算suan法fa。

在用一個“大熔斷器”保護多個上橋臂驅動負載的應用中
，有些問題需要考慮。在這些應用中，“大熔斷器”的電流處理功能可能高於任何一條被保護的線束。因此
，當一條電線上出現“軟短路”時，如果上橋臂驅動器十分強健
，能夠處理更高的短路電流和熔斷保護功能，那麼線束或電路板可能會自毀。

圖4：當智能開關隻能自我保護時的後果

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該解決方案是實現一個能夠仿真熔斷器的I2-t特性的智能電路保護算法。這個概念可轉化為“曲線下麵積”。在下圖(圖 5)中
，曲線下麵積(A區)是保護算法的I2-t界限內。B區qu所suo示shi是shi在zai一yi段duan時shi間jian內nei的de恒heng定ding超chao負fu載zai條tiao件jian，其qi中zhong

，超chao負fu載zai電dian流liu小xiao於yu智zhi能neng開kai關guan的de限xian流liu值zhi。在zai這zhe個ge圖tu中zhong
，當dang限xian流liu值zhi超chao過guo曲qu線xian時shi，智zhi能neng開kai關guan不bu會hui被bei閉bi鎖suo。當dangB區突破A區時，器件閉鎖。 這個原則適用於超負載在開關激活後存在很長時間的狀況。

圖5：超負載與功率限製區比較

可能存在一種特殊的瞬間過流狀況：瞬間過流超出曲線與A區交接的界限
，但是“曲線下麵積”不足以產生錯誤開關條件。在下圖中(圖6)，這個錯誤是很嚴重的
，但是因為時長太短，不足以產生錯誤開關條件。

 圖6：瞬間錯誤不會產生錯誤關斷狀況

zhezhongbaohusuanfazhunxuchuseduogeyongliu，tongshibuhuiqiangzhixitongchulibizhengchanggaochuhenduodewentaidianliu。yinci
，zhezhongsuanfatigongyigeqiangjiandebaohugongneng，jikeyibaohukaiguanbenshen
，youkeyibaohubeikaiguanqudongdexianshu。zaijiashangqitadeanquanjizhi，runeizhidekanmengouhejihuogongneng，zhegeyijinghenanquandejiejuefanganjianghuibiandegengjiaanquan。

利用一個升降序計數器，可以在芯片上實現這個算法，控製該升降序計數器的是流經開關的電流的平方(圖 7)。

圖7： i-t 限製控製環路

jishuqidefangxiangyoucankaodianliuqueding。dangjiancedianliugaoyucankaodianliuyuzhishi

，jishuqishengxujishu，sulvyujiancedianliuhecankaodianliudechadepingfangchengzhengbi。dangjiancedianliudiyucankaodianliuyuzhishi，jishuqiyigudingzhijiangxujishu。gudingjiangxujishuzhideshedingmudeshigenghaodigusuanrongduanqidesanrexing。
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這個閾值湧流要比電線的電流處理能力略低（如圖3所示
，小於14A DC)。計(ji)數(shu)器(qi)一(yi)旦(dan)達(da)到(dao)某(mou)一(yi)個(ge)預(yu)設(she)值(zhi)後(hou)


，輸(shu)出(chu)就(jiu)會(hui)被(bei)立(li)即(ji)關(guan)斷(duan)。因(yin)為(wei)這(zhe)種(zhong)算(suan)法(fa)是(shi)利(li)用(yong)熔(rong)斷(duan)器(qi)型(xing)的(de)特(te)性(xing)保(bao)護(hu)電(dian)線(xian)，所(suo)以(yi)直(zhi)到(dao)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)重(zhong)新(xin)初(chu)始(shi)化(hua)，將(jiang)輸(shu)出(chu)重(zhong)新(xin)導(dao)通(tong)之(zhi)前(qian)
，驅(qu)動(dong)器(qi)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)關(guan)斷(duan)狀(zhuang)態(tai)。  

圖8：采用保護算法的外推i2-t曲線與電線和熔斷器比較

實現這種保護方法的智能開關係列產品的應用，可降低給定車身電子模塊的線束成本，限製熔斷器的數量，同時提高可靠性和安全性。

當一次短路輸出最終燒毀了她的BCM時，車廂內充滿了刺鼻的燒焦味，如圖4電路板所示，該車的車主買了一輛新車，有同樣遭遇的車主不是很少。彌補一輛價值3000美(mei)元(yuan)的(de)汽(qi)車(che)的(de)置(zhi)換(huan)損(sun)失(shi)需(xu)要(yao)很(hen)多(duo)個(ge)模(mo)塊(kuai)。模(mo)塊(kuai)的(de)單(dan)價(jia)比(bi)較(jiao)昂(ang)貴(gui)，底(di)價(jia)不(bu)易(yi)被(bei)接(jie)受(shou)。從(cong)長(chang)遠(yuan)看(kan)
，多(duo)花(hua)一(yi)點(dian)錢(qian)增(zeng)加(jia)這(zhe)種(zhong)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)是(shi)物(wu)有(you)所(suo)值(zhi)的(de)。