新一代汽車的電路保護方案

提高燃油經濟性和減少二氧化碳排放的全球化行動向汽車行業提出了巨大的挑戰，減輕汽車重量是目前制造商采取的最常見策略之一。由于電動汽車(EV)和混合動力汽車(HEV)也可用于解決全球的能源與碳排放危機，汽車制造商和電池制造商正在迅速開發新的材料和解決方案以推進這些技術的發展。

聯網生活方式也已經滲透到汽車中，并已極大地影響新的汽車設計。消費者需求和競爭壓力迫使汽車制造商在汽車上增加了越來越多的功能和特性，這些功能和特性進而影響到汽車的電子/電氣架構和所用的元器件。

更環保、更輕的設計

對今天的汽車工程師來說，提高燃油經濟性和減少溫室氣體(GHG)排放已經成為重要的設計準則。顯而易見，電動汽車和混合動力汽車是應對這些挑戰的解決方案，但減輕汽車重量的技術也能提供一些明顯的好處，因為減輕汽車重量和滾動阻力可以降低對能源的需求，并有效地減少二氧化碳排放。

除了提高元器件集成度和使用先進材料有助于汽車制造商減輕汽車重量之外，線束重量也是一個讓人特別感興趣的領域，并已經吸引設計工程師重新審視他們的設計方案，以防止汽車電源功能因大電流故障情況而受損。

設計工程師面臨的一個挑戰是保留和/或增加電路保護器件，它們有助于保護汽車電子系統因可能的過載情況而受損，同時降低總體成本和重量。由于一輛汽車通?？赡馨瑪蛋賯€電路和超過一公里的導線，布線系統的復雜性可能使得傳統電路設計技術難以使用，并可能導致不必要的過度設計。

圖1：典型的集中式架構。

許多制造商已經發現，將分布式架構和可復位聚合物正溫度系數(PPTC)過流保護器件結合使用可以顯著減輕汽車重量。圖1和圖2顯示了傳統集中式架構和分布式架構之間的差異。集中式方案要求每個模塊由接線盒中一個獨立的熔絲保護，見圖中黃色部分。在這種“星形”架構中，每個功能也要求獨立的導線，因而增加了重量和成本。相反，在由電源總線供電多個接線盒的分布式架構中，從接線盒出來的每根導線都可以得到一個可復位電路保護器件的保護。

圖2：典型的分布式架構。

過去，機械強度規定汽車中使用的最細導線直徑為0.35平方毫米(22 AWG)，它能承載的電流范圍從8A至10A。這個限制在一定程度上抵消了低電流信號電路(如8A以下)中使用PPTC器件帶來的好處。不過，目前的導線材料技術可以在給定載流能力下支持更小直徑的導線，包括直徑0.13平方毫米(26 AWB)、最大電流為5A的導線。當使用分布式架構和PPTC過流保護時，這種先進技術可以減輕更多的重量。

可替代的電源系統

雖然電動汽車完全成為主流還需要一定的時間，但一些制造商深信面向大眾市場的零排放汽車時代已經來臨。當談到針對未來交通開發的技術時，電動汽車和電池產業毫無疑問是焦點所在，當前研發工作重點放在提高電池存儲容量和加快電池充電時間。通過與汽車和電池制造商的合作，TE Connectivity公司目前正在為這一新興市場領域開發新的技術和解決方案。

圖3顯示了PPTC技術如何應用于混合動力汽車和電動汽車電池模塊中的過溫檢測。該例使用了一個熱敏傳感器陣列來監視單節電池故障。由于給PPTC器件加熱會使器件電阻迅速非線性上升，因此這種解決方案可以實現快速、精確的電池溫度感測。如圖所示，一節發熱的電池由于迅速上升到指定檢測溫度而被“標記”了出來。

圖3：用于混合動力汽車和電動汽車電池模塊的熱指示陣列。在本例中，紅色電池溫度超過了指定閾值，PPTC器件進入高阻狀態。