汽车熔断丝盒概述

项婧娈 周畔宇 张小霞 杨康俊 俞雅茹 王思军

【摘  要】熔断丝盒具有整车电源分配、线束保护、电路控制等作用，是汽车关键电器件。本文详细介绍熔断丝盒的布置方式、电源分配策略，并对不同类型熔断丝盒的优缺点进行比较，同时对关键子零件的分类及选型进行着重阐述，这对熔断丝盒的设计和开发具有一定指导意义。

【关键词】熔断丝盒;电源分配;选型

中图分类号：U463.62    文献标志码：A    文章编号：1003-8639（ 2023 ）05-0056-02

【Abstract】BEC is an important electrical appliance in vehicle，responsible for power distribution，wire harness protection and circuit control. This paper introduce the BEC package and power distribution strategy，comparing different types of BEC，indicating the critical components and selection guideline. It can be a reference of BEC design in the future.

【Key words】BEC;power distribution;selection

作者簡介

项婧娈（1992—），女，工程师，硕士，主要从事汽车熔断丝盒开发相关工作。

根据车辆配置的高低、车辆电子器件的多少及布置方案，汽车上一般有3～5个BEC（Bussed Electrical Center，汽车熔断丝盒）。AEC（Auxiliary Electrical Center，辅助熔断丝盒）作为其他熔断丝盒的补充，布置位置比较灵活，视具体需求而定。其他熔断丝盒的布置位置较为固定，如BDU（Battery Distribution Unit，主要电池分配单元）一般布置在电池正极，UEC（Under Hood Electrical Center，前舱熔断丝盒）一般布置在左前轮罩上方的车身上，IEC（Interior Electrical Center，仪表板熔断丝盒）一般布置在仪表下方的CCB上，REC（Rear Electrical Center，后车厢熔断丝盒）一般布置在后车厢侧面的车身上，分布位置示意如图1所示。

1  熔断丝盒的主要功能

熔断丝盒主要有以下3个功能：①集中分配整车电源，灵活连接相关联回路;②依靠熔断丝保护下游线路免遭短路或过载的危害;③依靠继电器实现小的信号电流控制大的负载电流。图2是简化的电源分配示意图。蓄电池正极经BDU进行第1次电源分配后至少有3路分别通往UEC、IEC和REC，同时也会直接给超大负载供电，比如起动机和EPS等。

2  电源分配策略

电源分配策略依蓄电池和各用电器布置位置决定，在满足线束走向的同时做到系统成本最优化，因此通常按照就近取电原则确定电源分配方案。

如前所述，BDU主要给超大电流用电器供电。UEC主要给前舱用电器供电，包括EPS、EBOOST、EVP、ABS等底盘的功能，ECM、TCM等发动机的功能，以及前照灯、前风挡雨刮、除雾等外饰的功能。IEC主要给仪表板和乘客舱区域用电器供电，受碰撞保护，包括BCM、SDM、APO等安全相关功能，同时以小电流负载居多，可有效避免EMC问题。针对尾部电子电器功能较多的中高端车型，或12V蓄电池后置的车型，通常在车辆后部布置一个REC。REC主要为后部区域用电器供电，包括后排电动座椅、后雨刮等各项功能。

3  熔断丝盒的主要类型

BDU主要分为单体型（图3）和集成型（图4）两种。单体型BDU的每个熔断丝都是独立的标准件，设计变更灵活，维修也方便，但装配工艺复杂、零件成本高。集成型BDU的熔断丝和Busbar是一体冲压成型，单件成本低、生产工艺简单，但维修成本高，设计变更需修模。故单体型多用于量少的车型，集成型多用于量大的车型。

UEC、IEC、REC均可分为PCB型（图5）和硬线型（图6）两种。PCB型是指熔断丝盒通过PCB板实现内部电路设计，区域化整合各回路，直接和线束插接件连接，方便安装和维修，同时可采用小型元器件，以便达到优化结构设计、节省布置空间的目的。硬线型无PCB板，安装过程繁琐，需在线束工厂进行。继电器数量较少的熔断丝盒采用硬线型设计有价格优势。

4  熔断丝盒的关键子零件及选型

熔断丝盒主要有3种关键子零件，其作用分别是：用于保护下游线束的熔断丝;用于实现小电流控制大电流的继电器以及用于连接元器件的端子。

4.1  熔断丝

熔断丝有快熔和慢熔两种类型，主要区别在于熔断时间的快慢。通常，快熔熔断丝在过载200%以上时会在5s内熔断，而慢熔熔断丝需要在过载400%以上时才会在5s内熔断。二者区别如下所述。

1）慢熔型熔断有Mega fuse、Midi fuse、Jcase fuse、Mcase fuse等类型，Mega fuse、Midi fuse用于BDU中，最大安培数可达500A，Mega fuse同时具有阻性短路保护的功能。Jcase fuse和Mase fuse的主要区别在于外形尺寸和熔断时间，Mcase fuse的熔断时间略快于Jcase fuse，两者的额定电流值均在20～60A。

2）快熔型熔断主要有Mini fuse和Micro fuse两种，额定电流值小于慢熔熔断，在2～30A。Mini fuse和Micro fuse的区别仅在于Mini fuse的外形尺寸略大，现在普遍使用Micro fuse以便能减小熔断丝盒的体积，节省布置空间。其中Micro fuse有3P类型，中间的Pin脚输入电流，左右两侧的Pin脚分别输出电流，内置2个熔断丝同时保护2条回路，可以进一步减小熔断丝盒的体积。

对于线路异常导致熔断丝熔断的情况，客户可自行根据用户手册指导更换备用熔断丝，但请务必更换经主机厂认可的合格熔断丝。虽然熔断丝是一种较为常见的电子元器件，但汽车电子中的熔断丝和消费电子中的熔断丝即使安培数相同，性能也可能存在较大差异，不可替换使用。车用熔断丝具有如下性能特点：①经严格振动测试，可保证车辆在长时间颠簸的工况下仍保持有效导通;②熔断丝的熔断特性會随温度发生变化，车用熔断丝可满足-40～120℃的使用场景;③为满足线束轻量化的要求，线束的额定电流值和实际电流值比较接近，因而要求熔断丝在狭小的范围内管理其熔断特性，精度极高;④已通过零件级和整车级耐久试验，可靠性强。

关于熔断丝的选型，首先需要确定是选择快熔型还是慢熔型，这通常由负载特性决定。对于短脉冲、小电流的负载，适用快熔型熔断丝，如ECM、BCM回路;对于长脉冲、大电流的负载，适用慢熔型熔断丝，如EPS、EPV回路。在确定熔断丝的类型后，还要进一步选择熔断丝的额定安培值。力特、太平洋等主流熔断丝供应商建议，快熔型熔断丝回路的稳态电流值为额定电流值的70%以下，慢熔型熔断丝回路的稳态电流值为额定电流值的50%以下。如前所述，熔断丝的熔断电流值会随温度的升高而降低，所以在进行熔断丝选型的过程中，还需要对熔断丝的熔断性能进行温度校正。如快熔型熔断丝，温度每上升1℃，熔断值降低0.15%，校正公式为1-0.0015×（T-24）;而慢熔型熔断丝，温度每上升1℃，熔断值降低0.14%，校正公式为1-0.0014×（T-24）。

4.2  继电器

继电器有插拔型和PCB型两种，插拔型即通过端子插接安装到PCB板上，PCB型是直接焊接到PCB板上。PCB继电器体积小，不占用外部布置空间，但不方便进行检测和更换，所以PCB继电器通常使用于检测需求少的回路，同时预留负载端检测口。

常用继电器有单刀单掷和单刀双掷两种，适用于不同的架构设计需求。关于继电器的选型，不同回路对继电器的性能要求相对明确，可以参考各主机厂的相关标准。故车用继电器供应商已针对不同回路开发了不同规格的继电器，选型时可以用于参考。同时，需要通过该继电器的规格书进一步确认其线圈端驱动电流值、负载端载流能力、ON/OFF时间、使用寿命等参数满足回路要求。

4.3  端子

端子有公端子和母端子两种，公端子又称为Pin，母端子又称为Fork。常见的公端子类型有950、630、280、150，分别代表端子宽度为9.5mm、6.3mm、2.8mm、1.5mm。端子越宽，其载流能力越强。公端子可作为熔断丝盒的输出端子，与线束插接件的母端相连，也可用于安装慢熔熔断丝。常见的母端子有120和080两种。120 Fork与厚度为1.2mm的公端子配合，如ISO power mini继电器的30#87#端;080 Fork与厚度为0.8mm的公端子配合，如Mini fuse、Micro fuse的端子。

端子选型受线径、电流、环境温度的影响，需根据端子的性能曲线进行。比如630端子配合2.5mm2导线，在105℃的环境温度下的载流能力为21A，而配合4mm2的导线时，在105℃的环境温度下的载流能力可以达到28A。

5  结语

汽车熔断丝盒是汽车电源分配的核心，保护着整车线束的功能安全，正确选型、优化设计的意义十分重大。本文对熔断丝盒的基本特性进行了介绍，并重点归纳了3种关键子零件的类型和选型方法，对熔断丝盒的设计开发工作具有一定指导意义。

参考文献：

[1] 卢正坤，申艳芳，刘凤军，等. 汽车电器盒小型化基础设计[J]. 汽车电器，2018（10）：362-363.

[2] 陈欢，陶华生，雷君. 汽车电路线束自然原因及整改探讨[J]. 时代汽车，2019（10）：125-126.

[3] 伏军锋. 汽车电器系统设计[J]. 汽车电器，2010（1）：257-258.

（编辑  凌  波）