汽車熔斷絲盒概述

項婧孌 周畔宇 張小霞 楊康俊 俞雅茹 王思軍

【摘? 要】熔斷絲盒具有整車電源分配、線束保護、電路控制等作用，是汽車關(guān)鍵電器件。本文詳細介紹熔斷絲盒的布置方式、電源分配策略，并對不同類型熔斷絲盒的優(yōu)缺點進行比較，同時對關(guān)鍵子零件的分類及選型進行著重闡述，這對熔斷絲盒的設(shè)計和開發(fā)具有一定指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】熔斷絲盒;電源分配;選型

中圖分類號：U463.62? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：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

項婧孌（1992—），女，工程師，碩士，主要從事汽車熔斷絲盒開發(fā)相關(guān)工作。

根據(jù)車輛配置的高低、車輛電子器件的多少及布置方案，汽車上一般有3～5個BEC（Bussed Electrical Center，汽車熔斷絲盒）。AEC（Auxiliary Electrical Center，輔助熔斷絲盒）作為其他熔斷絲盒的補充，布置位置比較靈活，視具體需求而定。其他熔斷絲盒的布置位置較為固定，如BDU（Battery Distribution Unit，主要電池分配單元）一般布置在電池正極，UEC（Under Hood Electrical Center，前艙熔斷絲盒）一般布置在左前輪罩上方的車身上，IEC（Interior Electrical Center，儀表板熔斷絲盒）一般布置在儀表下方的CCB上，REC（Rear Electrical Center，后車廂熔斷絲盒）一般布置在后車廂側(cè)面的車身上，分布位置示意如圖1所示。

1? 熔斷絲盒的主要功能

熔斷絲盒主要有以下3個功能：①集中分配整車電源，靈活連接相關(guān)聯(lián)回路;②依靠熔斷絲保護下游線路免遭短路或過載的危害;③依靠繼電器實現(xiàn)小的信號電流控制大的負載電流。圖2是簡化的電源分配示意圖。蓄電池正極經(jīng)BDU進行第1次電源分配后至少有3路分別通往UEC、IEC和REC，同時也會直接給超大負載供電，比如起動機和EPS等。

2? 電源分配策略

電源分配策略依蓄電池和各用電器布置位置決定，在滿足線束走向的同時做到系統(tǒng)成本最優(yōu)化，因此通常按照就近取電原則確定電源分配方案。

如前所述，BDU主要給超大電流用電器供電。UEC主要給前艙用電器供電，包括EPS、EBOOST、EVP、ABS等底盤的功能，ECM、TCM等發(fā)動機的功能，以及前照燈、前風(fēng)擋雨刮、除霧等外飾的功能。IEC主要給儀表板和乘客艙區(qū)域用電器供電，受碰撞保護，包括BCM、SDM、APO等安全相關(guān)功能，同時以小電流負載居多，可有效避免EMC問題。針對尾部電子電器功能較多的中高端車型，或12V蓄電池后置的車型，通常在車輛后部布置一個REC。REC主要為后部區(qū)域用電器供電，包括后排電動座椅、后雨刮等各項功能。

3? 熔斷絲盒的主要類型

BDU主要分為單體型（圖3）和集成型（圖4）兩種。單體型BDU的每個熔斷絲都是獨立的標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計變更靈活，維修也方便，但裝配工藝復(fù)雜、零件成本高。集成型BDU的熔斷絲和Busbar是一體沖壓成型，單件成本低、生產(chǎn)工藝簡單，但維修成本高，設(shè)計變更需修模。故單體型多用于量少的車型，集成型多用于量大的車型。

UEC、IEC、REC均可分為PCB型（圖5）和硬線型（圖6）兩種。PCB型是指熔斷絲盒通過PCB板實現(xiàn)內(nèi)部電路設(shè)計，區(qū)域化整合各回路，直接和線束插接件連接，方便安裝和維修，同時可采用小型元器件，以便達到優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計、節(jié)省布置空間的目的。硬線型無PCB板，安裝過程繁瑣，需在線束工廠進行。繼電器數(shù)量較少的熔斷絲盒采用硬線型設(shè)計有價格優(yōu)勢。

4? 熔斷絲盒的關(guān)鍵子零件及選型

熔斷絲盒主要有3種關(guān)鍵子零件，其作用分別是：用于保護下游線束的熔斷絲;用于實現(xiàn)小電流控制大電流的繼電器以及用于連接元器件的端子。

4.1? 熔斷絲

熔斷絲有快熔和慢熔兩種類型，主要區(qū)別在于熔斷時間的快慢。通常，快熔熔斷絲在過載200%以上時會在5s內(nèi)熔斷，而慢熔熔斷絲需要在過載400%以上時才會在5s內(nèi)熔斷。二者區(qū)別如下所述。

1）慢熔型熔斷有Mega fuse、Midi fuse、Jcase fuse、Mcase fuse等類型，Mega fuse、Midi fuse用于BDU中，最大安培數(shù)可達500A，Mega fuse同時具有阻性短路保護的功能。Jcase fuse和Mase fuse的主要區(qū)別在于外形尺寸和熔斷時間，Mcase fuse的熔斷時間略快于Jcase fuse，兩者的額定電流值均在20～60A。

2）快熔型熔斷主要有Mini fuse和Micro fuse兩種，額定電流值小于慢熔熔斷，在2～30A。Mini fuse和Micro fuse的區(qū)別僅在于Mini fuse的外形尺寸略大，現(xiàn)在普遍使用Micro fuse以便能減小熔斷絲盒的體積，節(jié)省布置空間。其中Micro fuse有3P類型，中間的Pin腳輸入電流，左右兩側(cè)的Pin腳分別輸出電流，內(nèi)置2個熔斷絲同時保護2條回路，可以進一步減小熔斷絲盒的體積。

對于線路異常導(dǎo)致熔斷絲熔斷的情況，客戶可自行根據(jù)用戶手冊指導(dǎo)更換備用熔斷絲，但請務(wù)必更換經(jīng)主機廠認可的合格熔斷絲。雖然熔斷絲是一種較為常見的電子元器件，但汽車電子中的熔斷絲和消費電子中的熔斷絲即使安培數(shù)相同，性能也可能存在較大差異，不可替換使用。車用熔斷絲具有如下性能特點：①經(jīng)嚴(yán)格振動測試，可保證車輛在長時間顛簸的工況下仍保持有效導(dǎo)通;②熔斷絲的熔斷特性會隨溫度發(fā)生變化，車用熔斷絲可滿足-40～120℃的使用場景;③為滿足線束輕量化的要求，線束的額定電流值和實際電流值比較接近，因而要求熔斷絲在狹小的范圍內(nèi)管理其熔斷特性，精度極高;④已通過零件級和整車級耐久試驗，可靠性強。

關(guān)于熔斷絲的選型，首先需要確定是選擇快熔型還是慢熔型，這通常由負載特性決定。對于短脈沖、小電流的負載，適用快熔型熔斷絲，如ECM、BCM回路;對于長脈沖、大電流的負載，適用慢熔型熔斷絲，如EPS、EPV回路。在確定熔斷絲的類型后，還要進一步選擇熔斷絲的額定安培值。力特、太平洋等主流熔斷絲供應(yīng)商建議，快熔型熔斷絲回路的穩(wěn)態(tài)電流值為額定電流值的70%以下，慢熔型熔斷絲回路的穩(wěn)態(tài)電流值為額定電流值的50%以下。如前所述，熔斷絲的熔斷電流值會隨溫度的升高而降低，所以在進行熔斷絲選型的過程中，還需要對熔斷絲的熔斷性能進行溫度校正。如快熔型熔斷絲，溫度每上升1℃，熔斷值降低0.15%，校正公式為1-0.0015×（T-24）;而慢熔型熔斷絲，溫度每上升1℃，熔斷值降低0.14%，校正公式為1-0.0014×（T-24）。

4.2? 繼電器

繼電器有插拔型和PCB型兩種，插拔型即通過端子插接安裝到PCB板上，PCB型是直接焊接到PCB板上。PCB繼電器體積小，不占用外部布置空間，但不方便進行檢測和更換，所以PCB繼電器通常使用于檢測需求少的回路，同時預(yù)留負載端檢測口。

常用繼電器有單刀單擲和單刀雙擲兩種，適用于不同的架構(gòu)設(shè)計需求。關(guān)于繼電器的選型，不同回路對繼電器的性能要求相對明確，可以參考各主機廠的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。故車用繼電器供應(yīng)商已針對不同回路開發(fā)了不同規(guī)格的繼電器，選型時可以用于參考。同時，需要通過該繼電器的規(guī)格書進一步確認其線圈端驅(qū)動電流值、負載端載流能力、ON/OFF時間、使用壽命等參數(shù)滿足回路要求。

4.3? 端子

端子有公端子和母端子兩種，公端子又稱為Pin，母端子又稱為Fork。常見的公端子類型有950、630、280、150，分別代表端子寬度為9.5mm、6.3mm、2.8mm、1.5mm。端子越寬，其載流能力越強。公端子可作為熔斷絲盒的輸出端子，與線束插接件的母端相連，也可用于安裝慢熔熔斷絲。常見的母端子有120和080兩種。120 Fork與厚度為1.2mm的公端子配合，如ISO power mini繼電器的30#87#端;080 Fork與厚度為0.8mm的公端子配合，如Mini fuse、Micro fuse的端子。

端子選型受線徑、電流、環(huán)境溫度的影響，需根據(jù)端子的性能曲線進行。比如630端子配合2.5mm2導(dǎo)線，在105℃的環(huán)境溫度下的載流能力為21A，而配合4mm2的導(dǎo)線時，在105℃的環(huán)境溫度下的載流能力可以達到28A。

5? 結(jié)語

汽車熔斷絲盒是汽車電源分配的核心，保護著整車線束的功能安全，正確選型、優(yōu)化設(shè)計的意義十分重大。本文對熔斷絲盒的基本特性進行了介紹，并重點歸納了3種關(guān)鍵子零件的類型和選型方法，對熔斷絲盒的設(shè)計開發(fā)工作具有一定指導(dǎo)意義。

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（編輯? 凌? 波）