羅永建，嚴(yán) 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(chǎn)階段，該階段是在整車電器功能試驗性生產(chǎn)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(tài)，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(fā)現(xiàn)問題，并在預(yù)批量試生產(chǎn)VFF，批量試生產(chǎn)PVS發(fā)現(xiàn)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(wù)。

此階段，熔斷絲盒零件的圖紙和電源分配策略基本上已經(jīng)就位，但是由于電源分配策略和熔斷絲盒的復(fù)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(yōu)化空間，需要持續(xù)關(guān)注，既要滿足決策層對于裝備變更的要求，又要盡早發(fā)現(xiàn)熔斷絲盒和電源分配的設(shè)計缺陷，進(jìn)行針對性的優(yōu)化和改進(jìn)。本文將從某款熔斷絲盒發(fā)現(xiàn)的一起熱點散熱集中案例出發(fā)，進(jìn)行詳細(xì)的原因分析和方案優(yōu)化，希望能對熔斷絲盒開發(fā)工程師的工作有一些啟發(fā)。

1 熱點理論分析

根據(jù)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(qū)域集中在F46～F48（功能分別為前照燈開關(guān)、空調(diào)鼓風(fēng)機、12 V電源），F(xiàn)50～F51（功能分別為遠(yuǎn)光燈開關(guān)、BCM近光燈電流輸入），由于相關(guān)功能均為大電流且長時工作負(fù)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(chǎn)生熱點集中現(xiàn)象，相關(guān)負(fù)載拓?fù)淙鐖D1所示。

2 原始方案模擬與臺架驗證

1）利用達(dá)索公司ABAQUS軟件進(jìn)行模擬建模，首先對模型進(jìn)行簡化，并對材料參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，輸入相應(yīng)的線束模型，同時將熔斷絲與線束端子的接觸電阻參數(shù)輸入相應(yīng)軟件中，最后將電器功能負(fù)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(jié)果如圖2所示。

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

表1 監(jiān)控點溫度

圖1 負(fù)載拓?fù)?/p>

圖2 模擬結(jié)果

3 優(yōu)化方案

按照GM熔斷絲盒的設(shè)計規(guī)范，熔斷絲盒在環(huán)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(huán)境溫度的50℃，在25℃環(huán)境溫度下，臺架上熔斷絲盒的最高溫度點超過了90℃，已經(jīng)不再滿足對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，屬于設(shè)計風(fēng)險點，應(yīng)該規(guī)避掉，對應(yīng)的方案就是通過熔斷絲電源分配方案優(yōu)化的方式，將相應(yīng)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(xù)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(diào)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(jié)果如圖5所示。

在臺架上對模擬負(fù)載的工作特性或者熔斷絲盒回路進(jìn)行調(diào)整，使相應(yīng)回路能夠滿足新的電源分配策略，并且務(wù)必保證loadmatrix與第一輪測試中對應(yīng)的電器工作電源特征一致，經(jīng)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(jiān)控點，如表2所示。

圖3 臺架測試結(jié)果

表2 熱電偶在整個耐久測試過程中的最高溫度監(jiān)控點

5 總結(jié)

1）電源分配是熔斷絲盒設(shè)計的基礎(chǔ)，電源分配在初始設(shè)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(guān)零件，前期設(shè)計時務(wù)必建立模擬模型并搭建臺架進(jìn)行耐久驗證，用以提前發(fā)現(xiàn)風(fēng)險點。

圖4 優(yōu)化后的負(fù)載拓?fù)?/p>

圖5 優(yōu)化后的模擬結(jié)果

圖6 優(yōu)化后的臺架測試結(jié)果

3）模擬或臺架驗證發(fā)現(xiàn)風(fēng)險點時盡量優(yōu)化電源分配策略上的設(shè)計失誤，目的是保證熔斷絲盒產(chǎn)品模具的開發(fā)設(shè)計進(jìn)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(chǔ)輸入信息，需務(wù)必保證準(zhǔn)確。