[發明專利]通過單元節點分解和矩陣合并來計算內部溫度以確定電纜尺寸的裝置和方法

有效

• 申請號: 201380075736.9
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN105247518B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: J·格朗維耶曼
• 申請（專利權）人: 標致·雪鐵龍汽車公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H02J1/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 馬文斐

本發明涉及一種專用于確定電纜(CE1)尺寸的裝置(D)，所述電纜借助電氣保護部件(F1)使電氣構件(O0，O1)互連，所述裝置包括確定所述電纜(CE1)的最小直徑的計算部件(MC)，對于所述最小直徑，所述電纜的內部溫度穩定在破壞臨界溫度之下，或在所述電纜的內部溫度達到臨界溫度之前使電氣保護部件(F1)切斷互連。所述計算部件(MC)i)將電纜(CE1)分解為基本單元，包括表示導電線芯的中心單元、表示包圍導電線芯或包圍另一絕緣層的絕緣層的至少一個中間單元、以及表示周圍環境的外部單元，ii)將分解出的每個基本單元表示為與基本矩陣相關聯的節點組，所述基本矩陣表示通用方程式的變量，所述通用方程式表示所述基本單元的節點的熱傳遞，iii)根據與節點組相關聯的對應基本矩陣為通用方程式的每個變量構建立全局矩陣，以及iv)通過全局矩陣對矩陣形式的通用方程式進行數值求解來確定內部溫度。

技術領域

本發明涉及在電路中借助電氣保護部件使電氣構件互連的電纜(或導線)。

背景技術

在一些領域(例如車輛或航空領域)中，需使多個電氣構件互連以使這些電氣機構運行，更具體地使這些電氣機構被供電(任選地通過蓄電池或發電機)。借助于特性隨傳輸的電流和所放置的環境而變化的電纜實現互連。在這些特征中，尤其可描述長度、截面、電氣性能和絕緣涂層。要傳輸的電流越大，截面需越大。然而，截面越大，電纜越重且昂貴。而且，長度越長，電纜越重且昂貴。因此在想要減少成本并且節省設置電纜的可移動系統的能量消耗時，優化電纜(或導線)的尺寸是較為重要的。

長度的優化是相對簡單的操作，這是由于存在較小的約束。反之，尤其由于每條電纜需承受至少一種熱(加熱)約束，同時具有預設的最大壓降以使被供電的電氣構件的電壓至少等于預設的最小電壓，截面的優化是非常復雜的操作。

注意到電纜強加的壓降直接取決于其電阻R，通過關系式R＝(ρ_max*L)/S得到電阻R，其中ρ_max為電纜的最差電阻率，L為電纜長度以及S為電纜的截面面積。由前述公式可知，電纜的截面S越小(ρ_max和L固定)，電纜的電阻R和壓降越大并且電纜質量越小。因此，相對于電纜壓降的約束與相對于電纜質量減小的約束不同。

標致雪鐵龍集團提出了一種確定電纜(線束)尺寸的裝置，稱為OPHELIE，該裝置尤其能夠優化截面面積以達到最小質量。

更確切地，該截面優化所涉及的電纜被用于借助電氣保護部件(例如熔絲)使電氣構件互連。這種優化尤其被描述于專利文件FR 2931595中。這種優化首先涉及根據需由該電纜互連的電氣構件的電流特性來確定要與電纜相關聯的熔絲，然后為該電纜確定最小直徑，對于該最小直徑，該電纜具有穩定在電纜的破壞臨界溫度之下的內部(或固有)溫度，或在該電纜的內部溫度達到臨界溫度之前用經確定的熔絲切斷互連。

前述優化方法的主要缺點在于，該方法僅涉及一種類型(即包括導電線芯和絕緣護套(見圖3))的電纜。然而，在相同的系統中，尤其在混合動力型或完全電動型的車輛中，可使用僅包括導電線芯(任選地為“總線”型的-見圖2)的電纜和/或包括導電線芯和絕緣層(或護套)的電纜(見圖3)和/或包括導電線芯、絕緣層(或護套)和屏蔽層的電纜(見圖4)和/或包括導電線芯、第一絕緣層(或護套)、屏蔽層和第二絕緣層(或護套)的電纜(見圖5)。這尤其導致前述類型的車輛的車載電壓等級大大增加。事實上典型地從12V或24V增加到300V或500V，因此出于安全和/或電磁兼容性的原因，必須使用帶有屏蔽層(例如金屬編織層)和/或至少一種輔助機械保護裝置(例如外護套)的電纜。

不存在適用于多種類型電纜的電熱模型，這引起系統的電路設計階段的極大不確定性，因此導致電纜的近似尺寸不僅僅由導電線芯和絕緣護套構成，如果要避免意外事件發生，需要實施數值模擬和高成本的現場測試。理解到，事實上如果電纜的截面不夠大，那么運行的安全性不能保證，因此電氣構造可能具有或多或少的嚴重功能障礙(電氣構件功能障礙、電網過熱、車輛起火)，這可能會傷害車輛中的乘客的人生安全。而且，如果電纜截面過大，那么不能使其重量和成本最小化。