高防护等级车用熔断丝盒的防护结构设计方案探讨

【摘" 要】文章详细介绍高防护等级车用熔断丝盒的防护结构设计方案，旨在探讨该类型熔断丝盒的结构设计与应用，以确保在恶劣环境下其正常工作和长期稳定性，满足现代汽车对高可靠性和安全性的需求。经实际产品验证，此结构可靠实用，且可应用于其他需要高防护性的产品。

【关键词】防护等级（IP代码）；车用熔断丝盒；防护结构设计

中图分类号：U463.6"""" 文献标识码：A""" 文章编号：1003-8639（2025）01-0072-04

Discussion on the Design Scheme of Protective Structure of High Protection Grade Automotive Fuse Box

AO Debin，HE Jiaxi，HE Zhiying

（Ya'an Xiaohang Electric Co.，Ltd.，Chengdu 610100，China）

【Abstract】This paper introduces in detail the protection structure design scheme of high protection grade automotive fuse box，aiming to discuss the structural design and application of this type of fuse box，in order to ensure its normal operation and long-term stability under harsh environment，and meet the needs of modern vehicles for high reliability and safety. This structure is proved to be reliable and practical，and can be applied to other products requiring high protection.

【Key words】protection level（IP code）；car fuse box；protective structure design

随着汽车工业的快速发展，车辆电气系统日益复杂，车载电子设备不断增加。作为电气系统安全装置的车辆熔断丝盒，其熔断丝路数和盒体体积也持续增大。由于车身布置和安装空间的限制，部分熔断丝盒会布置在高暴露环境中，尤其是商用车等工作环境恶劣的车种，如矿山、工地等。因此，对产品本身的防护性能要求也相应提高，熔断丝盒的防护结构设计至关重要，直接影响产品可靠性。

1" 熔断丝盒基本结构

车用熔断丝盒的结构发展至今主要经历了3个阶段。

1）第1阶段：内部为电线束结构，通过线束与端子铆接后卡接在塑料外壳上进行电路分配。优点是结构简单，便于改动内部电路原理，重复开发成本低；缺点是制造工艺一致性差，不便于自动化生产，已逐渐边缘化，目前国内老车型仍在使用。线束式熔断丝盒如图1所示。

2）第2阶段：内部为汇流条式结构，通过冲压成型的铜质汇流条与接线端子插接装配在塑料外壳内部。优点是过电流能力强，散热性好，产品可靠性高；缺点是开发初期模具投入大，后期原理调整不便且费用高。汇流条式熔断丝盒如图2所示。

3）第3阶段：内部为PCBA式，产品内部为焊接了插接端子、插针和各种元器件的PCBA。电路集成度高，可带熔断丝熔断指示灯，自动化程度高且品质稳定性好，内部电路原理调整较汇流条式熔断丝盒更方便。PCBA式熔断丝盒如图3所示。

这些普通车用熔断丝盒需外插继电器、熔断丝等，外壳上会有很多缝隙，因此其本身防护等级不高，基本都处于IP50级别，仅能安装于密闭空间中。

2" 熔断丝盒防护性能要求

2.1" IP代码的组成及含义

评价产品防护性能的国际标准为防护等级（IP代码）。国内标准基本与国际标准相同。本文采用GB/T 30038—2013《道路车辆 电气电子设备防护等级（IP代码）》中的规定。

针对设备的防护，IP代码例如“IP67”，其中IP为防护等级代码字母，从左至右，第1位数字（特征码）代表外来物防护，第2位数字（特征码）代表水防护。具体含义见表1。

2.2" 防护等级的确定

现阶段车用熔断丝盒除驾驶室中的中央熔断丝盒外，还有布置在底盘上的熔断丝盒，用于保护底盘电器设备。底盘环境恶劣，特别是商用车，底盘设备常面对高扬尘、涉水等场景。根据GB/T 30028—2013标准推荐的防护等级（表2），目前客户对车用底盘熔断丝盒的防护要求基本达到IP6K7，这对产品结构设计提出了挑战。

同时，熔断丝盒自身因为需要插接熔断丝、继电器等损耗品，其本身结构就有很多缝隙，如需达到较高防护等级，需增加更多防护结构。

3" 车用熔断丝盒防护结构

3.1" 传统常用防护结构

3.1.1" 线束式熔断丝盒

熔断丝盒A为一款线束式熔断丝盒，安装于卡车底盘蓄电池箱内，蓄电池箱对熔断丝盒有保护作用，但仍需要一定的防护性能，要求为IP5K5。如图4所示，熔断丝盒A由盒盖部件、盒体部件、底盖部件、线束部件组成。因有防护要求，所以熔断丝、继电器等易损件全部使用盖板进行遮挡、保护。盒体上下开口处，均使用盖板扣合。盒盖采用卡扣结构与盒体扣合；底盖采用螺栓紧固。装配后，盒盖、底盖中装配的O形圈受到盒体上对应筋条的挤压，发生变形起到密封的效果。

线束出线孔处采用橡胶圈填补盒体出线孔与线束之间间隙。线束端子与插接件护套连接处用橡胶套包裹。橡胶套与线束接口处用胶带包裹。

该熔断丝盒结构从试验来看，能满足IP5K5防护性能要求。这种结构防水薄弱处位于线束部分。盒体出线孔处虽有橡胶圈防护，但线束的拉动、卷曲都可能造成线束与橡胶圈之间产生空隙，影响防护性。另外插件护套尾部与橡胶套配合处也是薄弱处，橡胶套对护套尾部的包裹力不大，影响防护性。

3.1.2" 汇流条式熔断丝盒

熔断丝盒B为汇流条式熔断丝盒，安装环境同样是处于底盘蓄电池箱中，要求防护等级为IP5K5。如图5所示，该熔断丝盒由盒盖、防水硅胶圈、盒体部件组成。熔断丝等易损件也是全部布置在盒体内部，用盒盖进行遮挡、保护。盒盖防护用异形的防水硅胶圈取代了O形圈。

盒盖扣合后横截面如图6所示，防水硅胶圈不再采用O形圈，其横截面成L形，盒体上的筋顶部挤压防水硅胶圈，侧面也挤压了防水硅胶圈侧面凸起的防水筋。比O形圈更多一层防护，提升了此处的防护能力。

插接件护套直接从盒体塑料外壳上一体成型，插针从插接件护套预留孔位穿出。插件护套造型采用IP67防护等级的防水插件，与线束端护套配合后能达到IP67级防护。相对于熔断丝盒A（外壳线束穿出孔）减少了一个开孔防护薄弱处。

该熔断丝盒实际测试能满足IP5K5要求。从实际使用情况来看，售后出现进水故障的概率较熔断丝盒A低，充分说明该结构的防护效果优于熔断丝盒A的防护结构。

3.2" 高防护等级的结构设计

上述两种结构的熔断丝盒虽达到IP5K5防护等级，但不能满足产品日益提高的品质要求。因此上述熔断丝盒防护结构的基础上，经过不断改进和调整防护结构，开发出了熔断丝盒C，其防护等级能达到IP6K7以上，即产品在1m深水中浸泡30min以上，熔断丝盒内部无进水情况发生。

新结构方案改进点主要集中在传统防护结构的薄弱点——盒盖位置和与线束对插位置。

3.2.1" 盒盖位置

传统结构方案，盒盖和盒体扣合后，通过挤压O形圈达到防护目的。因目前熔断丝盒盒体尺寸均较大，而当盒体开口处尺寸单边缘大于10cm时，塑料成型的盒体、盒盖易出现翘曲，不同位置对O形圈的挤压程度可能出现差异。经试验测得，该防水结构的防护等级无法满足IPX7等级浸水试验的要求。

高等级防护结构采用了横截面U形的胶圈（图7），该U形的胶圈表面设置有若干凸起的条状结构，可以增加防护等级，增加紧实度；将防水胶圈形状定为U形胶圈侧面带凸起的条状结构的防水筋，与现有的结构相比，将现有结构的上下挤压弹性胶圈改为上下挤压+两侧面挤压U形胶圈防水筋的方式，防护能力强（可高于IP6K7级以上），增加产品的可靠性。

同时，将盒体与盒盖的扣合结构由卡扣紧固结构更改为螺栓紧固结构。螺栓紧固结构可以降低装配时的难度并提升盒盖盒体装配后的牢固程度，保证胶圈被挤压到位，不出现防护薄弱点。

3.2.2" 线束对插位置

与线束端配合插接件均选用IP6K7防护等级以上的对配插件护套。熔断丝盒一端的护套直接成型在熔断丝盒盒体上，保证盒体的完整性。传统结构在插接件插针穿出壳体位置没有防护结构。插接件部分的防护全靠与线束端护套对配之后形成密封腔进行防护。熔断丝盒本身因为插针部分空隙无法达到IP6K7以上的防护等级。

高等级防护结构将盒体的壳体与插针部件的形状调整为相互配合的结构，装配后能形成一个空腔，如图8所示。同时在壳体插件护套底部正面开一个注胶孔和一个溢胶孔。

装配完成后，从盒体插件护套正面的注胶孔注入密封胶，当有胶从溢胶孔溢出时停止注入。此时，密封胶已将空腔完全填满，确保了插针部分的防护等级符合要求。注胶过程与塑料件的注塑成型过程类似，既能够保证密封胶完全填满空腔，又能确保注胶参数的稳定与一致性。

以上两个结构改进措施，弥补了传统熔断丝盒防护结构中的两处短板。经试验实际测试，采用高防护等级结构设计的熔断丝盒在经过1m水深、4h的泡水测试后，打开盖子后未发现盒体内部有进水现象，完全达到并超越了IP6K7防护等级要求。

目前，改进后的防护结构已应用到我司新开发的熔断丝盒上，效果良好，满足了客户对高防护等级熔断丝盒的品质需求。

4" 总结

本文提出了一种高防护等级熔断丝盒防护结构的解决方案，有力地提升了车用熔断丝盒的防护水平。该防护结构还能够应用于其他需要高防护等级的车用电气设备的结构设计之中，具有较广泛的应用范围。

参考文献

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[2] 敖德彬.一种电器插针部件高防护等级结构：中国，212991456U[P].2021-04-16.

[3] 何家曦.一种高等级的防尘防水结构：中国，208047093U[P].2018-11-02.

（编辑" 凌" 波）