新的失效保护方法

　　在今天的车身控制模块（BCM）设计中，有见识的工程师机都尽可能不再使用机电式继电器。他们的下一个发展方向是停用熔断器。但是，停用熔断器是一个非常必要的解决方案吗？是一个用更加复杂的解决方案取代一个简单而且高效的元器件吗？

　　今天的 BCM由大量的固态开关和熔断器组成。某些 BCM有多达8-12个蓄电池馈路，为60-80个负载提供电源，每个电池馈路都装有熔断器，这就是说，BCM负载(车灯、门锁等)是由驱动器组驱动的，每个驱动器都有一个熔断器。为了安全起见，或只是因为负载电流太大，无法均衡分配，有些负载需要单独配备熔断器。据说，还有些 BCM只有一个或两个熔断器。万一输出失效时，这些模块依靠固态开关提供“熔断”保护功能。

图 1. 福特BCM

　　熔断器101

　　熔断器从克鲁马努人时代开始流传下来。与半导体元器件相比，熔断器非常简单，几乎不需要什么制造工艺，而且成本低廉……正是因为简单，熔断器被设计成线束保险装置，以防短路时线束变成烤箱电缆。

图2：一个早期汽车熔断器应用实例 (Gary Larson画)

　　熔断器的工作原则是一个简单的I2R与时间的关系。电流越大，熔断或开路时间越短。熔断器的功耗与通过熔断器的电流的平方成正比。当功耗过高时，熔断器熔断。这个特性同样适用于受熔断器保护的线束。当熔断器的“熔断”特性与所保护的线束相似，只是处理电流能力略低时，熔断器是一个理想的选择。

图3：I2-t 特性比较

　　安装位置

　　关于熔断器从BCM模块凸出来的问题，有点像房地业的三条规则：位置、位置，还是位置。如果模块有凸出来的熔断器，模块就必需放在车主能够检修的位置。线束布线和模块方向，以及熔断器必须放在模块的什么地方，是令人头疼的问题。所有这些限制和保护功能增加了模块的成本和制造难题。下图所示的福特BCM在CEM3上安装一个灵活的电路板后，才能把熔断器置于模块的“边缘”。

图4：在福特BCM内部的熔断器连接端口阵列

　　汽车制造商在给这些BCM模块/熔断器单元寻找位置方面具有相当高的创新力。我曾在仪表板和发动机盖下和踏脚板内（前车门铰接区的右侧）看见过BCM模块，甚至还在后座下面看见过BCM模块（我的车子就是这样）。某些BCM装有铰链，可以从仪表板下面拉出来，检修比较方便。有些BCM则装在挡板后面，只有查看用户手册（如果有）才能找到。我不只一次趴在驾驶座椅上，脚压在的靠背上，头钻到仪表板下，寻找那个失效的熔断器。

　　这还不算完，你还要解开哪一个熔断器号对哪一个功能的哑谜……熔断器面板除提供几行编号外，没有任何标记。真地像猜谜比赛，除了分值之外，你不能告诉选手任何信息。如果再没有用户手册，BCM就像一个食品柜，里面装满了撕去标签的罐头……你只能分类排查，别无它法。你只能不断地猜测，直到找到失效的熔断器号为止。

　　固态熔断器可解决很多问题

　　熔断器可能会因为没有明显原因而熔断，熔断器的容错能力非常差，哪怕是最轻微的短路都会熔断（你曾经把硬币掉到点烟器插座/电源插座吗？）。当你最后发现硬币并将其取出时，熔断器不会复位。

　　如果BCM模块上没有熔断器，安装位置就不是这样问题了。把BCM模块安装在后座下面，不必钻到仪表板下检修BCM模块，这对我来说就不再是一个太大的问题。因为熔断器有这么多的麻烦，难怪汽车厂商关注无熔断器或熔断器较少的BCM解决方案。

　　不让汽车自燃或提供更多保修故障的解决方案

　　因此，这种解决方案必须可靠，在应用系统内性能优异，几乎没有任何成本。

　　今天的固态开关因为保护形式简单，有一点以自我为中心。这就是说，它们更加关注自我保护，而不是保护外围元器件。固态开关有过热和超负载保护电路，当因输出短路而限制负载电流时，这种元器件是最佳的选择。因此，用固态开关替代熔断器有时候并不是最佳的选择。

图5：智能上桥臂开关与熔断器性能比较

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