布線型中央集控電器盒在某輕卡上的設計應用

藺春明，章劍兵，韓勇，周積茂

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

布線型中央集控電器盒在某輕卡上的設計應用

藺春明，章劍兵，韓勇，周積茂

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

本文首先介紹了電器盒的發展趨勢及在國內輕卡的應用情況，然后描述了布線型中央集控電器盒的技術特點。接著以某輕卡為例，從電器盒的內外部結構、電路要求、匯流排、繞線設計等方面詳細闡述了布線型中央集控電器盒在某輕卡上的設計應用研究過程。結果表明布線型中央集控電器盒在輕卡上應用完全具有可行性，并且其性能和可靠性方面優于傳統的插入端子式電器盒。

布線型中央集控電器盒；音叉端子；刺破端子；繞線連接；單芯導線；匯流排

CLC NO.:U463.6Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-20-04

引言

電器盒的發展大體經歷了如下6個階段:

① 插入端子式電器盒

② 使用金屬片的中央集控電器盒

③ 布線型中央集控電器盒

④ 印刷線路板中央集控電器盒

⑤ 電子集成中央集控電器盒

⑥ 智能型中央集控電器盒

我國汽車行業的發展水平落后于歐美日國家，電器盒的發展也滯后于他們，特別是輕卡領域的應用；由于國內輕卡的配置較低和迫于成本壓力，國內主流輕卡企業大多選用成本較低，技術落后的插入端子式電器盒，這種電氣盒集成度非常低，浪費導線、端子，而且端子容易松動，造成接觸不好，可靠性不高。插入端子式電器盒存在諸多缺點，在技術上逐漸被淘汰，所以代表技術進步和高性能、高可靠性的新型電器盒在輕卡上應用勢在必然。本文所述的新型電器盒即第③種:布線型中央集控電器盒。

布線型中央集控電器盒用單芯銅線取代導線或沖壓金屬片實現匯流排聯接，1995年實現商業應用。和插入端子式電器盒相比，布線型中央集控電器盒的主要優點是高性能、高可靠性、高集成度。

1、布線型中央電器盒的設計應用過程

下面以某輕卡為例，闡述該布線型中央電器盒的設計應用過程。

1.1 結構

該中央電器盒總成如圖1所示，主要是將熔斷器、電路導通和繼電器等集成在一起，起到集中控制、線路簡潔、易于安裝維修的作用；結構上主要包括端蓋、壓合板、絕緣板、端子、匯流排、繞線。

1.1.1 外部端蓋

繼電器、保險絲安裝的是否牢靠，對整車電器的影響至關重要，如果松動，輕則電器功能喪失、紊亂，重則發熱、燒車，所以在設計階段就要充分考慮。保險絲、繼電器端蓋設計成圖2所示的防松脫限制型結構，可以避免外力沖擊、整車振動等引起的晃動；線束端蓋通過插接件與之連接，為保證線束與電器盒連接的可靠性，端蓋與插接件均設計成自鎖形式。

1.1.2 內部結構

采用雙層壓合板直落技術，音叉端子、直插端子和匯流排整體沖壓成型，繼電器、保險絲與匯流排的連接采用音叉端子連接，如圖2和圖5所示，在適當插拔力范圍內（參考QC/T 707 中4.5.1條:與接線盒相配之繼電器和熔斷器的插入力分別為50N～150N和9N～50N）保證插腳和端子的過盈量（所有插腳的厚度為:0.8mm，端子的刀口寬度為:0.68mm，過盈量為:0.12mm），以保證接觸面積及可靠性。

壓合板單側的連接采用如圖4所示的單芯電纜繞連而成，通過對繞連工藝的調整能夠實現不同的車型對電器盒內部原理的需求，工程改變的可行性也比較容易實現；

單芯電纜和端子的連接通過刺破端子刺破絕緣層來實現，示意圖如圖3所示，在保證充足的過盈量（設計為: 0.12mm）的同時兼顧生產操作的簡易性，保證刺破端子和電纜連接的可靠性。

為防止單芯繞線松動脫落，設計如圖5所示的卡槽，將末端限制在槽內，同時使用膠水將末端固定。

1.2 電路

1.2.1 電路基本結構

電路基本結構如圖6所示，主要包括:壓合板、絕緣隔板、繞線、端子、保險絲、線束端插腳、匯流排。

1.2.2 電路基本要求

根據某輕卡整車電氣原理圖需求，該車需配置13個繼電器和27路保險，其中3個額定負載15A以上的繼電器，其余均小于15A的繼電器，保險絲從7.5A到30A不等。通過對整車電器負荷的計算，并考慮到電器件的使用系數和設計經驗，將進入電器盒的電源線線路設置為6路，其中3路各3.0 mm2的蓄電池電源線、2路點火開關3.0 mm2的 IG電源線(正常行駛檔位)、1路點火開關2.0 mm2的ACC+（娛樂視聽檔）電源線，其它線均為輸入、輸出等小功率控制線路或信號線路。

理論上電器件的功率越大，相應的導線截面積、保險絲的容量也越大。一般來說，為了安全起見，熔斷器的容量要比實際流過電器件的電流大40%左右，如某電器件的實際電流為10A，則選用14A保險絲，圓整后選用15A保險絲，所以在設計電路時應以保險絲的容量為準，避免由于外界回路或電器盒本身異常導致電器盒燒壞了但是保險絲還沒有熔斷的情況，設計的準則是要保證保險絲一定要是該條線路上最脆弱的環節，所以電器盒線路的承載能力必須大于保險絲的承載能力。

電路板上無論是匯流排、端子還是繞線的截面積應等于對應的線束中導線截面積，這樣才能保證電路安全的一致性，對于連續工作的負載這一點尤為重要。但也需兼顧實際負載的工作特性來確定線路截面積，對于瞬時工作的負載，線路截面積可適當取小一點，如電喇叭、轉向燈等。

結合理論和實際的經驗，線路截面積的選取可依據下表:

表1 線路截面積與承載電流值對應表

1.2.3 繞線

結合該車型整車電器原理圖，電器盒大部分回路是小負載回路，對于電器盒的耐電流要求不強，同時保持一定的通用性，對于9A以下的回路連接均使用統一規格的截面積為0.55 mm2的單芯電纜來實現單側壓合板各個端子之間的連接，這樣可以使刺破端子、音叉端子的刀口尺寸都保持一致（刀口尺寸為:0.68mm，單芯導線直徑為:0.8mm），利于技術研究、設計及驗證；其余大功率回路根據其功率大小設計成截面積不等的整體沖壓成型的匯流排或直插端子來實現繼電器或保險絲與線束的連接。繞線按照整車原理圖的需求，將功能相同的點用繞線連接起來，繞線最終設計如圖7、圖8所示。

1.2.4 匯流排

為使整個電路板盡可能的小，將電器盒設計成雙層壓合板型式，這樣電路結構可以布置4層，理論上可比傳統插入端子式電器盒的體積減小50%左右，而且電路的結構設計也更容易實現；由于該電器盒中也有大功率的回路，該部分回路對耐電流有較強的要求，所以設計成整體沖壓成型的匯流排或直插端子來實現繼電器或保險絲與線束的連接。

整體沖壓成型的匯流排一端是音叉端子，所以音叉端子的厚度與匯流排的厚度一致；根據以往的設計經驗，音叉端子與保險絲等的插腳如果接觸面積偏小，就會導致接觸部分發熱，所以音叉端子的厚度至關重要。一般而言，音叉端子越厚，其接觸面積就越大，根據以往已經應用的電器盒的設計經驗，音叉端子的厚度一般設計為0.5mm就能滿足實際使用需求（該電器盒在設計時預留了一定的安全系數，匯流排厚度設計為0.7mm），同時充足的厚度可以把匯流排的寬度設計的更窄，這樣，電路板就能設計的更加小巧緊湊。例如某回路根據計算需要1.0 mm2的截面積，如果使用0.5mm厚的銅板，其寬度就可以設計成1mm，但是如果使用1mm厚的銅板，其寬度就可以設計成0.5mm，布置面積就減少了50%，理論上體積也可減少50%。

根據理論計算和實際測量可以確定各個電器件的負載電流。根據負載電流可以確定匯流排線路的寬度，如電動車窗25A，導線截面積選3.0 mm2，所以端子最細的地方寬度為: 3.0÷0.7＝4.3≈4.5mm，依據這種方法可計算各電路匯流排線路的寬度。但是實際選擇的匯流排線路的寬度都要大于理論計算的寬度，充足的安全系數能夠更好的保障電器盒的安全。

1.2.5 電路布置

在保證線路寬度的基礎上，合理布置熔斷絲、繼電器和連接端子，繼電器控制信號線的寬度盡可能的小，大負荷線路寬度必須滿足要求并預留適當的安全系數。

采用雙層壓合板進行布線，如圖8所示。繼電器端蓋層電路板用來滿足電氣功能要求，在電路板上分布2排熔斷器，共設計了30路保險絲，16個繼電器，在電器盒一端布置了負載較大的雨刮繼電器、電動車窗、鼓風機繼電器。繼電器端蓋層和壓合板A層之間的空間用來布置繞線，通過繞線將功能相同的點連接起來（一般為電流不大的回路）。壓合板A層與壓合板B層之間的空間用來布置匯流排，用絕緣隔板將該空間一分為二，可以將匯流排布置成兩層，這樣使得電路布置在較小的空間內更容易實現。壓合板B層與線束端端蓋之間的空間用來布置繞線，同壓合板A與繼電器端蓋之間空間的功能相同。線束端蓋層電路板用來滿足將電路連接到線束上，在該層板上要布置與線束對接的插接端子。根據電路功能要求，不同的電路要引到不同的線束上，且不同的電路對應的端子也不一樣，其中3路各3.0 mm2的蓄電池電源線選擇8.0mm的端子，2路點火開關3.0 mm2的IG電源線(正常行駛檔位)和1路點火開關2.0 mm2的ACC+（娛樂視聽檔）電源線選擇4.8mm的端子，其它輸入、輸出等小功率控制線路或信號線路選擇2.2mm的端子。

所有端子、匯流排采用紫銅制造來減少線路接觸電阻及電壓降，表面鍍錫防止氧化和耐腐蝕，還可防止電器盒局部發熱。

按照上述要求，設計成的成品如圖9所示:

2、驗證

經過整車試制、臺架及三萬公里的路試驗證，電器盒沒有出現任何故障，可以得出結論:該電器盒是一款高性能、高可靠性的產品。

3、結論

該電器盒的整體尺寸為180 mm×110 mm×80mm，整個中央電氣接線盒體積小、結構緊湊，易于布置；經試驗驗證，該電器盒性能遠遠優于目前使用的插入端子式電器盒，并且針對不同車型可進行相應的電路改動，具有很強的工程適應性，并且還可以通過外掛繼電器的形式來擴展其功能。

通過對布線型電器盒技術的應用研究，使得江淮輕卡的電器盒打破了一直以來使用低端插入端子式電器盒的局面，提升了產品的競爭力。布線型電器盒的應用也是一次大膽的創新，為布線型電器盒在輕卡、重卡、乘用車等產品上的應用積累了寶貴經驗。

[1] 呼延颋.昌河福瑞達中央電氣接線盒電路板的設計[J]. 汽車電器,2006，（9）:9.

[2] 全國汽車標準化技術委員會.QC/T 420-2004 汽車用熔斷器[S].

[3] 全國汽車標準化技術委員會.QC/T 707-2004 車用中央電氣接線盒技術條件[S].

The design and application of RW bussed electrical centers in truck

Lin Chunming, Zhang Jianbing, Han Yong, Zhou Jimao
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

This paper introduces the development trend of electrical box and in the application of domestic light truck, and then describe the technical characteristics of the wiring pattern central-control electrical box. Followed by a light truck, for example, described in detail the wiring pattern central-control study design applications electrical box on a light truck from internal and external structure of electrical boxes, circuit requirements, bus, winding design and other aspects. The results showed that the wiring pattern central-control electrical box on the light truck applications that are feasible, and its performance and reliability superior to the traditional electrical box into the terminal.

RW bussed electrical centers;tuning fork terminator; pierce terminator; coiling cable connection; single-core cable; busbar

U463.6

A

1671-7988(2015)07-20-04

藺春明，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術中心。