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1、浅谈汽车用中央配电盒轻量化发展趋势 浅谈汽车用中央配电盒轻量化发展趋势蓝 奋摘 要：本文主要介绍了汽车用中央配电盒的功能、结构分类以及轻量化的发展趋势。关键词：中央配电盒；结构分类；轻量化发展趋势Abstract: This paper introduces the function 、structural classification、composing and featherweight development trend of the distribution box of central electrical appliance.Key words: distribution box
2、of central electrical appliance；structural classification；featherweight development trend.随着汽车及电子产品的发展以及人们对汽车舒适性、安全性、人性化要求的不断提高，汽车上的用电设备越来越多，相应地中央配电盒（也称继电器、保险丝盒）所要保护的线路也相应地增加。中央配电盒通过复杂的内部汇流排连接或电子电路集成，并集合装配电子电气元件，完成与相关线束的多线匹配组装甚至网域通讯，从而实现电子电气集控与分配功能。中央配电盒负责着整车的电源分配、电路保护及电路控制，保证着车上各个用电设备的安全及正常使用，它的好坏直
3、接影响到汽车的性能、安全。1 中央配电盒的结构1.1 线插式中央配电盒线插式结构的中央配电盒直接由导线带端子固定在塑料盒体上，为满足功能要求在盒体内有一些汇流条（为了简化内部结构，用铜板将电流引入，分配到各路熔断器，再通过端子及导线分配给各用电器）。这种中央配电盒主要起熔断器盒的作用，它的内部结构比较简单，继电器等电路都是相互独立，电路之间的连接靠线束中的导线来实现。这种中央配电盒结构工艺相对比较简单，对电路的变更灵活较好，但不具备防水防尘的功能。国内20世纪80年代引进生产的车型大多采用这种中央配电盒。这种结构的中央配电盒见下图-1所示：图-1 线插式结构的中央配电盒1.2 层压板式中央配电
4、盒层压板式的中央配电盒采用几层线路叠加的方式来实现内部电路的连接控制，每层线路有很多冲压的铜条按要求排布构成，铜条是用模具按设计要求将铜板制成一定长度、宽度、厚度和形状，将其与中央配电盒插接件端子、熔断丝插座、继电器插座相连，铜条之间用绝缘物绝缘并固定，再固定在上下塑料盖板上。因铜条导电性好、横截面较大，又有绝缘物固定，所以发热量不是很大，一般不会发热变形造成短路，故相对可靠性较好。每层线路之间由橡胶板分开，橡胶板上有凹槽和孔，对铜条线路起着定位、固定和穿过的作用。这种类型的中央配电盒结构形式如图-2所示。这种中央配电盒由于使用了多层线路，能满足熔断器、电路导通和一些继电器的电路功能要求，国内
5、20世纪90年代引进生产的车型大多采用这种中央配电盒，丰田很多车型上也采用了这种型式。但由于这种中央配电盒内部电路是用很多铜条来实现，做铜条要几十副模具，结构相当复杂而且铜条重量很重，铜材价格也很高，所以制造成本很高， 体积也比较大，如果电气功能复杂，这种中央电气接线盒则满足不了要求。这种型式的中央配电盒由于其制作工艺比较复杂，设计变更不容易实现，制造成本也相对比较高，加上其自身的重量会比其它型式的同等功能中央配电盒要重，因此，在现代轿车的中央配电盒选型时都不采用这种类型。图-2 层压板式结构的中央配电盒1.3 PCB型式中央配电盒PCB型式的中央配电盒就是用电路板能将熔断器、电路导通和继电器
6、等集成在一起, 真正实现集中控制, 整体上美观整齐，如图-3所示。这种型式的中央配电盒又分为1层双面铜箔印刷电路板式和两层双面铜箔线路板型式，1层双面铜箔型式的中央配电盒用在电气功能不是很多的车型，随着汽车功能的不断增加，双面铜箔线路板型式的中央配电盒成为目前最主要采用的型式，这种电路板是由两层双面覆铜印刷电路板通过导流柱（由铜制成，连接两层印刷电路板进行电流传递）连接构成的，第层双面覆铜印刷电路板主要用来满足电气功能要求，在覆铜印刷电路板上分布各个继电器和熔断丝电路；第层双面覆铜印刷电路板用来满足把电流引到线束上，在该层板上要实现线路的导通、分配布置，与线束对接的插接端子的布置，由于电路要引
7、到不同的线束上，因此端子和线路的布置在这一层非常重要。采用双层双面覆铜印刷电路板，电路设计将更加自由，可更好地满足整车电气集中控制，电路板质重轻、体积小巧，成本较低，有非常大的实用价值。PCB型式的中央配电盒主要是将熔断器、电路导通和继电器等集成在一起，起到集中控制、线路简洁、易于安装维修的作用。该中央配电盒性能远远优于线插式和层压板式的中央配电盒，并且针对不同车型该中央配电盒电路板可改进，有很大的市场应用前景，也被各大汽车厂商广泛采用。图-3 PCB式结构的中央配电盒1.4 IBEC型式的中央配电盒 IBEC型式即将电子控制模块与中央配电盒集成在一起，这种型式的中央配电盒如下面图-4所示，它
8、的主要特点是电子与电器的集成化，减少了线束数量及在线接插件，降低了系统成本，电器模块和电器盒可以单独维修。 图-4 IBEC型式的中央配电盒2 中央配电盒轻量化的发展趋势随着对汽车轻量化要求的不断提高，对中央配电盒的型式设计及轻量化也提出了更高的要求，在上述的几种类型的中央配电盒中， 层压板式的中央配电盒是DELPHI在1991年首次实现商业应用，其后逐步被全球大部分汽车制造商所采用，但它不足之处是设计成本比较高，实现进度较慢，因此在近些年来对这种型式的中央配电盒已很少采用。线插式中央配电盒用铜线取代冲压金属片实现汇流排联接，在1995年它得到了广泛的商业应用，与层压板式的相比，线插式的中央配
9、电盒变更性更加方便快捷，在重量上也比层压板式减轻，成本上也会有所降低，但其性能及可靠性上要靠厂家严格控制。PCB板型式的中央配电盒2001年首次应用于GMT-250车型，它直接减小了电器盒的外形尺寸，减轻了重量，降低了成本。中央配电盒的发展趋势在满足电气功能的同时也不断地向轻量化方向发展。2.1 中央配电盒型式变更采用PCB式的中央配电盒，它与层压板及线插式的中央配电盒相比是采用了双面印刷电路板和焊接端子，使电器盒尺寸更小，重量更轻，同时也可以集成电子功能。如图-5所示： 图-5 PCB集成型的中央配电盒采用IBEC电子集成中央集控中央配电盒，此种保险丝盒将电器与电子集成化，重量更轻，成本更低
10、，唯一的不足就是维修成本较高，如果某一功能失效，就得换整个总成件。2.2 中央配电盒中保险丝类型的选型在目前的保险丝类型中，片式保险丝主要有ATO、MINI、MAXI及扁平型等，如下面的图-6所示，在这些保险丝类型中，在满足电路保护要求的前提下，扁平型的保险丝是体积最小，重量最轻，是目前片式保险丝发展的一种趋势，因此，在中央配电盒的设计时，在选择片式保险丝时，应尽可能地优先选用扁平型的保险丝盒。图-6 汽车用片式保险丝2.3 中央配电盒中继电器类型的选型每个中央配电盒中都有几个到十几个不等的继电器，继电器的类型也型式各异，但根据其引出线脚形式及功能不同大致可以分为以下三种形式：l PCB（印制
11、板）式汽车继电器：焊接在PCB上使用的继电器，如图-7所示。l 插入式汽车继电器：插在专用插座上使用的继电器，引出脚宽度尺寸分别为2.8mm、4.8mm、6.3mm、9.7mm。如图-8所示。l 组合式汽车继电器：采用PCB式继电器与其他逻辑电子线路一起组合完成某种特定功能的继电器，如雨刮间歇继电器、延时继电器等。 图-7 PCB式汽车继电器 280 MINI 280 Micro 280 Ultra Micro 图-8插入式汽车继电器在继电器选型时，在满足电流及散热要求时，尽可能地选用Micro ISO插入式继电器，即外形尺寸相对较小的继电器，在电气功能相对稳定时也可以考虑采用PCB(印制板)式继电器，这样不仅在空间排布上还是在重量上都会有明显的优势，但其维修性及设计变更性难度相对较大。中央配电盒是整车电源的管理和分配中心，在汽车轻量化要求不断提高的今天，中央配电盒也朝着紧凑型、集成型（IBEC）、智能型（Smart BEC）的方向发展，它所采用的保险丝、继电器也不断地小型化，在未来，如果轻型新材料能够在中央配电盒上得到广泛的应用，加上合理地设计，中央配电盒将会在汽车轻量化的革命中发挥着更重要的作用。 参考文献：1 车用中央电气接线盒技术条件 QC/T 707-20042 呼延颋 昌河福瑞达中央电气接线盒电路板的设计 汽车电器，2004.10 8