布线型中央集控电器盒在某轻卡上的设计应用

蔺春明，章剑兵，韩勇，周积茂

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

布线型中央集控电器盒在某轻卡上的设计应用

蔺春明，章剑兵，韩勇，周积茂

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

本文首先介绍了电器盒的发展趋势及在国内轻卡的应用情况，然后描述了布线型中央集控电器盒的技术特点。接着以某轻卡为例，从电器盒的内外部结构、电路要求、汇流排、绕线设计等方面详细阐述了布线型中央集控电器盒在某轻卡上的设计应用研究过程。结果表明布线型中央集控电器盒在轻卡上应用完全具有可行性，并且其性能和可靠性方面优于传统的插入端子式电器盒。

布线型中央集控电器盒；音叉端子；刺破端子；绕线连接；单芯导线；汇流排

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

引言

电器盒的发展大体经历了如下6个阶段:

① 插入端子式电器盒

② 使用金属片的中央集控电器盒

③ 布线型中央集控电器盒

④ 印刷线路板中央集控电器盒

⑤ 电子集成中央集控电器盒

⑥ 智能型中央集控电器盒

我国汽车行业的发展水平落后于欧美日国家，电器盒的发展也滞后于他们，特别是轻卡领域的应用；由于国内轻卡的配置较低和迫于成本压力，国内主流轻卡企业大多选用成本较低，技术落后的插入端子式电器盒，这种电气盒集成度非常低，浪费导线、端子，而且端子容易松动，造成接触不好，可靠性不高。插入端子式电器盒存在诸多缺点，在技术上逐渐被淘汰，所以代表技术进步和高性能、高可靠性的新型电器盒在轻卡上应用势在必然。本文所述的新型电器盒即第③种:布线型中央集控电器盒。

布线型中央集控电器盒用单芯铜线取代导线或冲压金属片实现汇流排联接，1995年实现商业应用。和插入端子式电器盒相比，布线型中央集控电器盒的主要优点是高性能、高可靠性、高集成度。

1、布线型中央电器盒的设计应用过程

下面以某轻卡为例，阐述该布线型中央电器盒的设计应用过程。

1.1 结构

该中央电器盒总成如图1所示，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；结构上主要包括端盖、压合板、绝缘板、端子、汇流排、绕线。

1.1.1 外部端盖

继电器、保险丝安装的是否牢靠，对整车电器的影响至关重要，如果松动，轻则电器功能丧失、紊乱，重则发热、烧车，所以在设计阶段就要充分考虑。保险丝、继电器端盖设计成图2所示的防松脱限制型结构，可以避免外力冲击、整车振动等引起的晃动；线束端盖通过插接件与之连接，为保证线束与电器盒连接的可靠性，端盖与插接件均设计成自锁形式。

1.1.2 内部结构

采用双层压合板直落技术，音叉端子、直插端子和汇流排整体冲压成型，继电器、保险丝与汇流排的连接采用音叉端子连接，如图2和图5所示，在适当插拔力范围内（参考QC/T 707 中4.5.1条:与接线盒相配之继电器和熔断器的插入力分别为50N～150N和9N～50N）保证插脚和端子的过盈量（所有插脚的厚度为:0.8mm，端子的刀口宽度为:0.68mm，过盈量为:0.12mm），以保证接触面积及可靠性。

压合板单侧的连接采用如图4所示的单芯电缆绕连而成，通过对绕连工艺的调整能够实现不同的车型对电器盒内部原理的需求，工程改变的可行性也比较容易实现；

单芯电缆和端子的连接通过刺破端子刺破绝缘层来实现，示意图如图3所示，在保证充足的过盈量（设计为: 0.12mm）的同时兼顾生产操作的简易性，保证刺破端子和电缆连接的可靠性。

为防止单芯绕线松动脱落，设计如图5所示的卡槽，将末端限制在槽内，同时使用胶水将末端固定。

1.2 电路

1.2.1 电路基本结构

电路基本结构如图6所示，主要包括:压合板、绝缘隔板、绕线、端子、保险丝、线束端插脚、汇流排。

1.2.2 电路基本要求

根据某轻卡整车电气原理图需求，该车需配置13个继电器和27路保险，其中3个额定负载15A以上的继电器，其余均小于15A的继电器，保险丝从7.5A到30A不等。通过对整车电器负荷的计算，并考虑到电器件的使用系数和设计经验，将进入电器盒的电源线线路设置为6路，其中3路各3.0 mm²的蓄电池电源线、2路点火开关3.0 mm²的 IG电源线(正常行驶档位)、1路点火开关2.0 mm²的ACC+（娱乐视听档）电源线，其它线均为输入、输出等小功率控制线路或信号线路。

理论上电器件的功率越大，相应的导线截面积、保险丝的容量也越大。一般来说，为了安全起见，熔断器的容量要比实际流过电器件的电流大40%左右，如某电器件的实际电流为10A，则选用14A保险丝，圆整后选用15A保险丝，所以在设计电路时应以保险丝的容量为准，避免由于外界回路或电器盒本身异常导致电器盒烧坏了但是保险丝还没有熔断的情况，设计的准则是要保证保险丝一定要是该条线路上最脆弱的环节，所以电器盒线路的承载能力必须大于保险丝的承载能力。

电路板上无论是汇流排、端子还是绕线的截面积应等于对应的线束中导线截面积，这样才能保证电路安全的一致性，对于连续工作的负载这一点尤为重要。但也需兼顾实际负载的工作特性来确定线路截面积，对于瞬时工作的负载，线路截面积可适当取小一点，如电喇叭、转向灯等。

结合理论和实际的经验，线路截面积的选取可依据下表:

表1 线路截面积与承载电流值对应表

1.2.3 绕线

结合该车型整车电器原理图，电器盒大部分回路是小负载回路，对于电器盒的耐电流要求不强，同时保持一定的通用性，对于9A以下的回路连接均使用统一规格的截面积为0.55 mm²的单芯电缆来实现单侧压合板各个端子之间的连接，这样可以使刺破端子、音叉端子的刀口尺寸都保持一致（刀口尺寸为:0.68mm，单芯导线直径为:0.8mm），利于技术研究、设计及验证；其余大功率回路根据其功率大小设计成截面积不等的整体冲压成型的汇流排或直插端子来实现继电器或保险丝与线束的连接。绕线按照整车原理图的需求，将功能相同的点用绕线连接起来，绕线最终设计如图7、图8所示。

1.2.4 汇流排

为使整个电路板尽可能的小，将电器盒设计成双层压合板型式，这样电路结构可以布置4层，理论上可比传统插入端子式电器盒的体积减小50%左右，而且电路的结构设计也更容易实现；由于该电器盒中也有大功率的回路，该部分回路对耐电流有较强的要求，所以设计成整体冲压成型的汇流排或直插端子来实现继电器或保险丝与线束的连接。

整体冲压成型的汇流排一端是音叉端子，所以音叉端子的厚度与汇流排的厚度一致；根据以往的设计经验，音叉端子与保险丝等的插脚如果接触面积偏小，就会导致接触部分发热，所以音叉端子的厚度至关重要。一般而言，音叉端子越厚，其接触面积就越大，根据以往已经应用的电器盒的设计经验，音叉端子的厚度一般设计为0.5mm就能满足实际使用需求（该电器盒在设计时预留了一定的安全系数，汇流排厚度设计为0.7mm），同时充足的厚度可以把汇流排的宽度设计的更窄，这样，电路板就能设计的更加小巧紧凑。例如某回路根据计算需要1.0 mm²的截面积，如果使用0.5mm厚的铜板，其宽度就可以设计成1mm，但是如果使用1mm厚的铜板，其宽度就可以设计成0.5mm，布置面积就减少了50%，理论上体积也可减少50%。

根据理论计算和实际测量可以确定各个电器件的负载电流。根据负载电流可以确定汇流排线路的宽度，如电动车窗25A，导线截面积选3.0 mm²，所以端子最细的地方宽度为: 3.0÷0.7＝4.3≈4.5mm，依据这种方法可计算各电路汇流排线路的宽度。但是实际选择的汇流排线路的宽度都要大于理论计算的宽度，充足的安全系数能够更好的保障电器盒的安全。

1.2.5 电路布置

在保证线路宽度的基础上，合理布置熔断丝、继电器和连接端子，继电器控制信号线的宽度尽可能的小，大负荷线路宽度必须满足要求并预留适当的安全系数。

采用双层压合板进行布线，如图8所示。继电器端盖层电路板用来满足电气功能要求，在电路板上分布2排熔断器，共设计了30路保险丝，16个继电器，在电器盒一端布置了负载较大的雨刮继电器、电动车窗、鼓风机继电器。继电器端盖层和压合板A层之间的空间用来布置绕线，通过绕线将功能相同的点连接起来（一般为电流不大的回路）。压合板A层与压合板B层之间的空间用来布置汇流排，用绝缘隔板将该空间一分为二，可以将汇流排布置成两层，这样使得电路布置在较小的空间内更容易实现。压合板B层与线束端端盖之间的空间用来布置绕线，同压合板A与继电器端盖之间空间的功能相同。线束端盖层电路板用来满足将电路连接到线束上，在该层板上要布置与线束对接的插接端子。根据电路功能要求，不同的电路要引到不同的线束上，且不同的电路对应的端子也不一样，其中3路各3.0 mm²的蓄电池电源线选择8.0mm的端子，2路点火开关3.0 mm²的IG电源线(正常行驶档位)和1路点火开关2.0 mm²的ACC+（娱乐视听档）电源线选择4.8mm的端子，其它输入、输出等小功率控制线路或信号线路选择2.2mm的端子。

所有端子、汇流排采用紫铜制造来减少线路接触电阻及电压降，表面镀锡防止氧化和耐腐蚀，还可防止电器盒局部发热。

按照上述要求，设计成的成品如图9所示:

2、验证

经过整车试制、台架及三万公里的路试验证，电器盒没有出现任何故障，可以得出结论:该电器盒是一款高性能、高可靠性的产品。

3、结论

该电器盒的整体尺寸为180 mm×110 mm×80mm，整个中央电气接线盒体积小、结构紧凑，易于布置；经试验验证，该电器盒性能远远优于目前使用的插入端子式电器盒，并且针对不同车型可进行相应的电路改动，具有很强的工程适应性，并且还可以通过外挂继电器的形式来扩展其功能。

通过对布线型电器盒技术的应用研究，使得江淮轻卡的电器盒打破了一直以来使用低端插入端子式电器盒的局面，提升了产品的竞争力。布线型电器盒的应用也是一次大胆的创新，为布线型电器盒在轻卡、重卡、乘用车等产品上的应用积累了宝贵经验。

[1] 呼延颋.昌河福瑞达中央电气接线盒电路板的设计[J]. 汽车电器,2006，（9）:9.

[2] 全国汽车标准化技术委员会.QC/T 420-2004 汽车用熔断器[S].

[3] 全国汽车标准化技术委员会.QC/T 707-2004 车用中央电气接线盒技术条件[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

蔺春明，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。