一种安全可靠防水的轻卡底盘熔断丝盒

【摘 要】随着汽车工业的飞速发展，车辆配置的日益丰富化带来车载电器设备数量的显著增长。这一趋势不仅对汽车的电源分配系统提出更高层次的要求，也对熔断丝盒的结构设计和空间布局提出新的挑战。特别是对于轻卡底盘而言，随着高功率电器的普及，传统的电源分配方式已难以满足需求，亟需在有限的空间内增设一级电源分配方案，并且要充分考虑到防水性的要求。文章对底盘上的熔断丝盒设计进行详细论述，旨在探索通过设计创新和优化，如何有效应对电源分配需求的不断增长，确保电源系统的高效运行和整车的可靠性。

【关键词】防水性;安全;通用化;设计;轻卡底盘熔断丝盒

中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1003-8639（ 2024 ）09-0053-03

The Utility Model Relates to a Safe Reliable and Waterproof Light Truck Chassis Fuse Box

TU Lihong，DONG Qiang，LIU Qin，WEI Weihua，SUN Kai

（Jiangling Motors Co.，Ltd.，Nanchang 410300，China）

【Abstract】With the rapid development of the automobile industry，the increasing richness of vehicle configuration has brought about a significant increase in the number of on-board electrical equipment. This trend not only puts forward higher requirements for the power distribution system of automobiles，but also poses new challenges for the structural design and spatial layout of the circuit breaker box. Especially for the light truck chassis，with the popularity of high power appliances，the traditional power distribution method has been difficult to meet the demand，it is urgent to add a power distribution scheme in a limited space，and fully consider the requirements of water resistance. This article will discuss the design of the circuit breaker box on the chassis in detail，aiming to explore how to effectively respond to the growing demand for power distribution through design innovation and optimization to ensure the efficient operation of the power system and the reliability of the vehicle.

【Key words】waterproofing;secure;generalize;design;light truck chassis fuse box

随着汽车工业的飞速发展，汽车的配置也越来越丰富，其中车载电器设备的数量也越来越多，因此对整车电气电路的性能、可靠性要求也越来越高。随着国家对轻卡环保要求的提高，国VI排放的实施，传感器等电器元件增多，加上众多配置的升级，轻卡总电气功率越来越大，整车用电器对电源的要求也越来越高。轻卡车型因蓄电池布置在底盘车架上，完全外漏，电源分配尤其是大电流的电源分配受到不小限制，在进行电源分配时需要考虑进水风险，因此大小电源往往在底盘熔断丝盒中进行分配。本文将重点对底盘上的熔断丝盒的设计做一些论述。

1 轻卡车型底盘熔断丝盒的现状

受限于轻卡车型的发动机以及车架的布置位置，其蓄电池布置在底盘上完全外露，为安全又合理地对众多电气设备进行有效电源管理和分配，其底盘熔断丝盒也布置在蓄电池附近的底盘位置上，故要求熔断丝盒具有一定的防水性。

随着用户对轻卡及轻卡特种或专用车型功能、安全的升级，如ESP、大功率的柴油预热，以及特种车辆的改装，其大电源的分配越来越捉襟见肘，熔断丝盒通用性、平台化效果差。

2 轻卡车型底盘熔断丝盒的开发趋势

2.1 平台化、通用化

新设计的底盘熔断丝盒平台化、通用率高;减少模摊费，降低零件的成本;在后续产品上可借用，无需重新开发，减少开发成本。平台化需要关注以下方面。

1）布置平台化：熔断丝盒的布置可满足当前以及后续所有轻卡车型的需求。

2）容量平台化：熔断丝盒的容量可满足当前所有轻卡车型的需求，并在基础上适当预留，可以兼顾后续配置的增加以及轻卡特种改装的需求。

3）零件平台化：熔断丝盒使用的端子、限制件以及端子材料、限制件的材料、主体和上下盖均作平台化开发，达到未来车型仅按需开发其中的某一部件即可完成盒体的开发，如上盖、下盖等。

4）容量平台化：在设计熔断丝盒时，对其容量的考量是至关重要的环节，使其能够适配于多种车型和配置，从而实现规模化生产。这种通用化的熔断丝盒不仅能够满足当前所有轻卡车型的电源分配需求，还为未来配置的增加以及特种改装车辆留出了适当的余地。此外，通用化的设计减少了对特定车型专用部件的依赖，降低了开发和生产成本，同时也简化了后期的维护和升级工作。因此，熔断丝盒的容量设计不仅要考虑到即时需求，还应满足未来发展，以通用化为原则，以达到降低成本、提高效益的目标。

2.2 防水性

新设计的底盘熔断丝盒具备一定的防水性能，无需整车外部额外增加保护措施，达到整车防水要求。

2.3 装配性、维修性

熔断丝盒作为线束的关键零件，其装配以及维修具备一定的便利性。

1）OEM方便装配：熔断丝盒作为线束关键零件一般位于线束的中央部分，装配便利，可以通过其装配位置定义、定型其他线束位置的装配。

2）线束工厂的装配：熔断丝盒集成的大电流的功能越多，线径越粗，要方便工厂操作。

3）维修性：除了内部熔断丝、继电器具有替换性之外，熔断丝盒的外围件应和主体打散，提高维修的便利性。

2.4 散热性

熔断丝盒集成大功率以及长时间工作的用电器，需要关注熔断丝盒散热问题，避免局部过热导致对应功能失效、烧熔，甚至烧车的问题。

3 轻卡车型底盘熔断丝盒的结构设计

3.1 外部结构设计

结合轻卡整车布置的情况，选定在当前及未来车型上更改较少的位置或者不更改，且在靠近蓄电池附近的位置做基础固定，本设计采用稳定性高的三角固定的方式，如图1所示。

依据熔断丝盒的固定选定位置以及外形平台化，初步确定盒体的防水等级和周边部件的设计方案。这一战略不仅锁定了设计的关键参数，还显著降低了线束及熔断丝盒周边部件的研发和模具成本，为项目带来经济效益的同时，也加快了产品开发周期。

3.2 材料选型

基于熔断丝盒的布置位置、成本、可靠性等因素，盒体以及关键配件的材料选型也很重要，既要考虑盒体的强度、可靠性，还要考虑盒体的经济性，主要体现在盒体本身和盒体内部的材料。

1）熔断丝盒包含上下盖以及主体部分，因上下盖为固定主体，不承载电流并结合盒体的经济性，其材料推荐PA66+GF*或者PA66+TD20，其主体部分作为盒体的关键部分，需要韧性好、环境适应性强以及稳定性好的材料，推荐PA66+PP或PA6-（GF10+GB20）。

2）端子的材料选择：对于不同功能的端子需根据材料的特性做出适当的选择，如J-Case汇流排，需承载更大的电流，推荐T2材料;min熔断丝的汇流排，需具备一定的韧性以确保端子多次插拔后仍能恢复初始的位置，但其承载电流较小，根据这一属性，推荐C19400或C7025;对于盒体内其他的常规端子，依然可以遵循上述规则，对于承载电流大的端子，优先推荐C19400，承载电流小的端子，可考虑经济性的材料Qsn6.5-0.1。

熔断丝盒的材质选择根据其功能特性进行差异化，旨在实现成本效益最大化。这种材料选择策略不仅提升了经济效益，同时也为技术积累贡献了宝贵资料，为未来熔断丝盒的研发和设计提供了坚实的基础和参考依据。

3.3 防水性

本设计中熔断丝盒主体采用主体内嵌入熔断丝盒下盖方式，如图2所示，用上下盖挤压密封，线束出线端用密封圈嵌入下盖，并和上盖过盈配合，以达到IP56防尘防水的设计，其密封结构如图3所示。

上下盖的密封设计如图4所示，上盖部分做凹槽，同时在上盖凹槽内填充密封垫，在下盖部分做凸起，上下盖装配后，通过相互挤压密封垫以达到防水效果。

上盖嵌入主体内，其盒体的防水仅需在上下盖上完成，防水失效的风险低，在同等级的防水效果上，仅设计一道防水边，设计成本低;上下盖和主体打散，便于更换及售后维修。

3.4 熔断丝盒容量选定及主体的设计

熔断丝盒的主体设计方案的核心为熔断丝容量的选定以及内部结构的排布。

1）容量的选择。本设计为轻卡底盘熔断丝盒的设计，其轻卡车型的特点是配置低、后期配置升级的可能性大、后期的改制需求大。对此，为做出平台化的熔断丝盒，首先需对轻卡车型现有配置的电源分配做平台化设定，对轻卡平台车型的电源重新划分，整理平台化的电源分配表（表1），进而确定当前车型下的配置需求。其次，对于改装车市场，了解改装的需求，做预留设计。最后，对于配置升级，以乘用车配置为参考进行市场调研，确认哪些配置需要增加，如乘用车常见配置后视镜加热功能，在轻卡车型无配置，但属于实用性功能，需做预留设计。

2）熔断丝盒结构的设计。依据熔断丝盒的容量需求，该熔断丝盒的核心结构设计为3路大电流熔断丝（>60A）为高功率设备供电，一路连接常电为熔断丝盒持续输入，多路小电流熔断丝为低功率设备供电，并使用继电器的控制方案。为了优化空间使用和提高安全性，这些组件被巧妙地布置在熔断丝盒主体的短边竖向区域。具体而言，3个MIDI型熔断片用于大电流输出，同时一个专用端口用于常电大电源输入，大电流熔断片与熔断丝盒线束的出线端分别位于熔断丝盒短边的两侧，如图5所示，熔断丝盒JASE、MIN熔断丝以及继电器布置在主体的正面，继电器和熔断丝的排布应隔行布置，避免盒体内发热量积聚在某一处，无法及时散出，导致功能失效、烧熔，甚至烧车。

熔断丝盒适配的二级件选取市面常用的，降低主体适配件的开发成本，如本设计中采用市面常用的故障率低的回型端子。

4 产品验证

熔断丝盒作为线束的关键部件，在开发中应从理论分析、台架以及整车分阶段验证。

1）理论分析与验证：在熔断丝盒的设计过程中，需要紧密结合模具工程师进行模流分析。这一步骤旨在产品设计早期阶段，通过理论分析与模拟，识别并解决潜在的结构问题，从而优化设计方案。模流分析的应用不仅帮助确认所选材料是否满足熔断丝盒的模具和制造工艺要求，也为模具的设计提供指导，包括浇口位置的选择、冷却系统的布局规划以及注塑过程中的关键参数设定，如填充时间和保压时间等。这样的综合分析和优化，对确保最终产品的品质、提升生产效率以及缩短产品开发周期具有重要作用。

2）台架验证：在产品样件制作完成后，进行台架验证是确保产品品质和性能满足设计要求的关键步骤。依据标准《QC/T 707—2004车用中央电气接线盒技术条件》，对产品进行一系列严格的测试，包括电压降、绝缘性、漏电流、关键寿命、热冲击、高低温环境适应性、振动、跌落以及温升试验。这些测试旨在全面评估产品的电气性能、机械强度、环境适应性和耐用性，确保最终产品能够满足设计规范和使用需求。

3）整车验证：在完成熔断丝盒的开发之后，将其安装于整车中进行验证是至关重要的一步。通过在不同工况下测试熔断丝盒，并收集与熔断丝盒相关的车型振动频率数据，可以进一步分析并确认熔断丝盒的设计是否适应不同车型的环境，确保其达到预期的平台化应用效果。这不仅有助于验证产品性能，还是优化产品设计、提高产品可靠性的关键步骤。

5 结束语

在汽车行业的快速发展中，随着车辆配置的日益丰富，熔断丝盒的作用愈发重要。一个设计精良的熔断丝盒，不仅能够确保电气系统的安全运行，还能有效地支撑车辆的功能扩展和性能提升。本文探讨了一种集防水性、大电流承载能力、平台化设计以及低成本于一身的底盘熔断丝盒设计，这种设计在当前阶段展现出了显著的优势。

这款熔断丝盒通过精巧的设计，实现了在恶劣环境下的防水保护，同时能够承载大电流，满足了高性能车辆的需求。其平台化的设计理念，使得这款熔断丝盒能够在不同车型之间共享，从而实现规模化生产，有效降低了成本。这一系列特性使得它成为了当前市场上比较具有优势的底盘熔断丝盒。

然而，任何设计都不可能完美无缺，适配所有车型。熔断丝盒的设计必须考虑到车型配置、线束布置状态、盒体容量、成本以及其他特殊需求等多方面因素。只有通过细致的定制化设计，才能打造出真正适合特定车型需求的熔断丝盒。这种需求导向的设计方法，是确保熔断丝盒功能性和实用性的关键。

（编辑 杨凯麟）