浅谈汽车线束保险丝盒的发展趋势

2021年3月23日
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电气盒是用于提供车辆电源分配和回路保护的电气枢纽。电气盒能简化线束的安装和整车的装配过程,改善系统的整体质量水平,降低成本和减少散乱。

一般传统电气盒分为PFB(预保险丝盒),UEC(发动机舱电气盒,欧洲也称为EJB), IEC(仪表舱电气盒,欧洲也称为PJB), REC(后电气盒,使用比较少,为适应现在电子功能比较多,或者考虑车身后部用线比较长而增加的盒子)  (图1)

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应用电气盒的好处

在汽车电子电气系统中应用电气盒,有如下的好处:

(1) 减少了传统的合点数量,减少了回路数(图2)
(2) 减少了线对线连接器的使用,一个电气盒可以匹配来自不同不同线束的连接器(图3)。
(3) 减少了合点(Splice)等线束的手工生产过程,减少了人工,也有利于提高了线束的质量

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图2 电气盒有利于减少合点数和电路数

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图3 电器盒有利于减少连接器数量

电气盒的发展过程:五代电气盒

电气盒的发展过程:硬线式—>冲压片式—>绕线式(被市场逐渐淘汰) —>PCB式(特斯拉Efuse的前身,某福为特斯拉设计的第一代电气盒,后特斯拉自主设计Efuse替代) —> 智能型 (如使用Mosfet,efuse,eswitch等智能盒子Efuse) 。

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图4 保险丝盒的发展过程:五代电气盒

硬线式电气盒

硬线式保险丝盒是随着车辆用电器的发展而出现,用来实现电源切换并通过保护电路来保证车辆安全(图5)。根据使用环境、实验要求及客户要求等因素可以配用上下盖。线束课程需要在线束上安装保险丝和继电器,既是线束的负担,又是线束的增值点

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图5 硬线式电气盒的优缺点

虽然硬线式电气盒的历史比较悠久,体积庞大,线束工程师之家和当代汽车电器小型化和轻量化的趋势相违背,但是在入门级汽车上,为了节省成本,乘客舱电气盒还是广泛地采用硬线式(图6)。

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图6 市场上用到硬线式电气盒的车型举例

值得一提的是,在商用车领域,由于变种特别多,乘客舱电气盒除了采用硬线式外,还需要进一步用到模块化技术(图7)。

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图7  电器盒的模块化技术

就像拼乐高一样,这种模块组合式的方法,可以经过多次扩展,拼接出十分复杂的组合(图8)。

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图8 可以经过多次扩展的模块化电器盒

冲压片式电器盒

冲压式电气盒是在硬线式电气盒的基础上,随着更多复杂子系统功能的出现而发展起来的。它能够提供更多复杂的电路设计和电路分流(图9)

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图9 冲压片式电气盒的优缺点

小电流的冲压片式电器盒在新车型已经很少使用。为了保险起见,汽车内任何一条火线的上游都需要加保险丝,BDU作为一种特殊的冲压式电气盒应运而生(图10)。

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图10 主电源保险丝盒是一种特殊的冲压式电器盒

绕线式电气盒

绕线式电气盒能够克服冲压片式电器盒不容易设计变更的缺点。最早由德尔福开发,别克老一代君越用的就是这一类型的电气盒,和新车型已经很少使用

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绕线式电气盒由七层组成,由于层数较多,组装起来相对复杂下图

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印刷电路板式电气盒

PCB式电气盒拥有灵活的高电流排布,相对低成本,同时还能方便地进行设计更改,有利于整体电气电子构架的持续优化

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通过在防水底壳上设计固定机构,PCB式电气盒支持从上面打螺丝,来固定下部的连接器,方便流水线工人的操作,也减少了线束的扭曲

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PCB电气盒的的爆炸图

PCB电气盒的灵活性和成本相对有优势,应用比较广泛

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市场上用到PCB电气盒的车型举例

智能型电气盒

智能型电气盒将是未来车型的标准应用。随着电气架构和控制逻辑的复杂度越来越高,对于小型化、智能化、软件化特别是可升级性都极高的期望,目前虽然已经有些所谓的智能化电气盒的应用, 但价格高昂,并不适合大面推广。但这也仅仅是刚刚开始。后续将会有更多的智能产品问世。

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