48 V 负极线束发热故障分析与解决

2021-06-18夏鸣春范生北

小型内燃机与车辆技术 2021年2期

关键词：保险丝台架负极

夏鸣春周慧卢云范生北

（吉利汽车研究院有限公司浙江宁波 315315）

引言

引起线束发热的因素有许多，如线束线径与保险丝容量不匹配、端子能承受的载流与设备所需电流不匹配、端子和导线压接不良、固定线束端子的凸焊螺母和螺栓匹配不良、线束端子装配转矩偏小等[1]。

1 48 V BSG 电路与控制策略

BSG（Belt-driven Starter Generator），即利用皮带传动兼顾起动和发电的一体机[2]。48 V BSG 系统包含BSG 电机、48 V 电池包和直流转换器（DC-DC）。在起动瞬间，48 V 电池包提供电流，使BSG 电机起动，BSG 电机通过皮带带动发动机运行。同时，BSG 电机产生的电能通过直流转换器将48V 转换为12V，供电给整车所有负载。在汽车制动等情况下，能量通过BSG 电机给48 V 电池包充电。

48V BSG 系统电器架构图[3]如图1 所示。

图1 48 V BSG 系统电器架构图

2 发热故障分析

2.1 设计选型分析

2.1.1 保险丝容量与线束线径匹配分析

根据48 V 电池包额定电流和峰值电流，电池包内部保险丝容量为300A MEGA，则采用300A MEGA保险丝对线束进行保护。根据保险丝容量与导线线径匹配计算，选择线径为35 mm2的FLRY-B 导线。保险丝熔断与导线发烟匹配如图2 所示。从图2 可以得出，保险丝容量与线束线径匹配正常。

图2 保险丝熔断与导线发烟匹配图

根据FLRY-B 导线性能，得出FLRY-B 导线的温升与额定电流的对应关系如图3 所示。

图3 FLRY-B 导线温升与电流关系曲线图

根据35 mm2FLRY-B 导线温升与电流的关系曲线，可以得出不同环境温度下导线的额定电流。35 mm2FLRY-B 导线的工作温度范围在-40～105 ℃，在环境温度为40℃的情况下，导线可以承受的最大温升为65℃，对应的额定电流为210 A。

35 mm2FLRY-B 导线的额定电流与环境温度的对应关系见表1。

表1 35 mm2 FLRY-B 导线额定电流

同时，通过监测整车电流，发现整车稳态电流小于150 A。虽然整车最大电流可以达到350 A，但是其持续时间都在毫秒级别。因此，选择35 mm2FLRY-B 导线，可以满足整车供/用电需求。

2.1.2 端子选型分析

按照端子能承载的电流为12.25 A/mm2的原则进行端子选型，端子的载流值见表2。可知，端子A和端子B 均能承受48 V BSG 系统所需的电流。

表2 端子载流值

2.1.3 凸焊螺母和螺栓匹配分析

凸焊螺母为自带螺纹螺母，而实车匹配的螺栓为自攻螺栓，2 者匹配性存在问题。当自攻螺栓装配到凸焊螺母中，会损伤凸焊螺母的内螺纹，使2 者存在部分间隙而不能确保100%啮合在一起，使螺栓和凸焊螺母接触电阻变大，长期积热会使螺栓和凸焊螺母温度异常，最终导致与其相连的负极线束出现发热故障。

2.1.4 电流传输分析

电流传输为钣金支架C→凸焊螺母D→自攻螺栓→端子B→48 V 负极线束→端子A→48 V 电池包，接触面积与承载电流的关系见表3。通过分析得知，凸焊螺母只有4 个角焊接在钣金支架C 上，2 者有效接触面积不到10 mm2。由于接触面积偏小，不能长期承受大电流，长期积热会让凸焊螺母温度异常，导致与其相连的负极线束出现发热故障。