盧正坤，申艷芳，劉鳳軍，晉利兵，盧長紅，王志廣

（河南天海電器有限公司，河南 鶴壁 458030）

為保證車輛各用電器或?qū)Ь€在斷路或過載情況下的安全性，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)車輛功能的電源分配，當(dāng)前汽車都要用到一個(gè)或多個(gè)電器盒，內(nèi)部可容納各類繼電器、熔斷絲、二極管、斷路器及智能模塊等零部件 （圖1），并且根據(jù)具體需求可放置于發(fā)動(dòng)機(jī)艙、儀表板、底盤、行李廂等位置。

圖1 汽車電器盒

隨著人們對(duì)智能化、舒適性等方面的要求不斷提高，當(dāng)今汽車的發(fā)展正朝著高度集成的方向發(fā)展，越來越多的技術(shù)融入汽車行業(yè)，各種各樣的控制單元、執(zhí)行器及輔助零部件占據(jù)更多的空間，汽車的總布置部門對(duì)汽車電器盒的體積要求越來越小。針對(duì)這種局面，汽車電器盒的小型化問題呼之欲出，對(duì)于當(dāng)前市場主流的電器盒，較為常見的主要從幾個(gè)方面考慮。

1 熔斷絲的小型化

當(dāng)前汽車電器盒用到的熔斷絲分為快熔型式和慢熔型式，快熔型式的熔斷絲通常有Mini型 （圖2）、Auto型 （圖3）等。由于Auto型體積較Mini型大，目前在乘用車上已很少使用，就不再贅述。那么對(duì)于使用較為普遍的Mini型熔斷絲，以實(shí)際需求回路24路為例，其所占空間為44.9 mm×65.8 mm=2 954.42 mm2（圖4）。

圖2 Mini型熔斷絲

采用小型的MICRO2熔斷絲（圖5），體積更小，平面布置的情況下，其所占面積為65.8 mm×37.1 mm=2 441.18 mm2，相比Mini型熔斷絲空間面積節(jié)約18% （圖6）。

而采用更小型的MICRO3（圖7）后，其所占面積50.2 mm×

36.4 mm=2 045.68 mm2，相比Mini型熔斷絲空間面積節(jié)約30% （圖8）。

圖3 Auto型熔斷絲

圖4 Mini型熔斷絲24路所占面積

圖5 MICRO2熔斷絲

圖6 Mini與MICRO2所占面積對(duì)比

對(duì)于慢熔熔斷絲，由于承載能力的限制，慢熔熔斷絲的體積相對(duì)還是要大點(diǎn) （圖9），不過超小型的慢熔熔斷絲（圖10）近幾年也逐步開始在用，相比同類熔斷絲，體積明顯占有優(yōu)勢，體積減小約超過50%。另外，還有組合式的慢熔熔斷絲 （圖11），將多個(gè)慢熔集于一體，并且可根據(jù)客戶要求定制，體積上也有一定優(yōu)勢，目前其應(yīng)用情況在國內(nèi)外差異較大，國外電器盒應(yīng)用較廣，而由于成本高、后期維修更換麻煩等因素，國內(nèi)主機(jī)廠采用較少，即使采用也局限在蓄電池熔斷絲盒等大電流集中的部位。

圖7 MICRO3型熔斷絲

圖9 慢熔熔斷絲

圖8 Mini與MICRO3所占面積對(duì)比

圖10 超小型的慢熔熔斷絲

圖11 組合式的慢熔熔斷絲

上述的快熔熔斷絲是基于全部采用同類熔斷絲的排布對(duì)比，這樣更直觀，實(shí)際的汽車電器盒通常都是混合使用多種類型熔斷絲，但總體來看，小型化熔斷絲能不同程度地減小電器盒體積是一定的。

2 繼電器的小型化

相比熔斷絲，繼電器的體積要大很多，也是近年制約汽車電器盒輕量化、小型化的一個(gè)主要原因。尤其考慮到噪音對(duì)駕駛舒適性的嚴(yán)重影響，越來越多的繼電器被轉(zhuǎn)移到發(fā)動(dòng)機(jī)艙或其他部位，造成繼電器非常集中，電器盒的體積及質(zhì)量進(jìn)一步增加，不利于后期項(xiàng)目通用化的長期規(guī)劃。

目前行業(yè)內(nèi)的繼電器種類根據(jù)不同承載能力有很多規(guī)格，包括插裝、焊接等多種使用方式，體積也是從大到小不等 （圖12），由于功能及電流不同，這里就不對(duì)單體進(jìn)行對(duì)比，但縱觀當(dāng)前電器盒的發(fā)展，各廠家及配套主機(jī)廠對(duì)整車原理分配、電器負(fù)載校核研究越來越精細(xì)化，以往的過分預(yù)留繼電器安全余量，繼電器種類選型保守等現(xiàn)象有很大改觀。根據(jù)具體功能充分細(xì)化繼電器類型，從小于10 A到大于50 A的各類繼電器充分得到應(yīng)用，體積也從 2 280 mm3到13 000 mm3不等。

圖12 繼電器不同規(guī)格

3 集成式電器盒

上文提到的是對(duì)單純零部件的介紹，根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)電器盒的發(fā)展?fàn)顩r，采用Z向排布的方法，小范圍內(nèi)熔斷絲和繼電器等零部件的集成也是減小繼電器體積的一種方法，如圖13所示，將多個(gè)繼電器整合為一個(gè)模塊，為便于維修更換熔斷絲，將熔斷絲放置于模塊的頂部，體積大大減小的同時(shí)，也可以作為標(biāo)準(zhǔn)模塊實(shí)現(xiàn)通用化。

圖13 熔斷絲和繼電器集成

另外，基于傳統(tǒng)繼電器的體積和功能單一性和智能化的發(fā)展趨勢，行業(yè)內(nèi)部分技術(shù)實(shí)力雄厚的電器盒廠商將更多地采用集成的方式。除了以往集成BCM模塊功能外，電器盒自身的元器件也將發(fā)生變化，向另外一個(gè)技術(shù)層面躍遷，比如在產(chǎn)品一致性及可靠性得到保障的前提下，超小型的MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管）的應(yīng)用將會(huì)越來越多 （圖14），目前成熟的MOSFET制造商完全有能力保證產(chǎn)品在車輛生命周期內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，MOSFET的應(yīng)用與其他控制單元或配套電路的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)自我診斷或保護(hù)、故障報(bào)警及提示等功能，更容易實(shí)現(xiàn)CAN總線技術(shù)的應(yīng)用。CAN總線技術(shù)引入后，極大地節(jié)省導(dǎo)線及相應(yīng)配套連接器的用量，加上模塊內(nèi)與傳統(tǒng)PCB電器盒內(nèi)繼電器等元器件直接連接，導(dǎo)線及配對(duì)連接器也可以節(jié)省，這樣在高度集成的基礎(chǔ)上，電器盒的體積、可靠性、靜音性能等多方面得到很大提升。雖然目前MOSFET的承載能力和成本是其應(yīng)用的瓶頸，但隨著加工工藝及科技的進(jìn)步，這些問題最終會(huì)得到解決。

圖14 超小型的MOSFET

4 總結(jié)

綜上，從單一的元器件到多種元器件的集合對(duì)電器盒的體積小型化做了淺顯分析。雖然當(dāng)前很多客戶一直致力于整車輕量化，但綜合成本、技術(shù)水平等因素考慮，傳統(tǒng)的熔斷絲及繼電器仍然占有一定的市場優(yōu)勢。傳統(tǒng)的電器盒 （PCB式、直插式、匯流條式）、部分集成式電器盒和全集成式的智能電器盒在很長一段時(shí)間內(nèi)還將共存，但隨著人工智能、車載互聯(lián)網(wǎng)等信息化網(wǎng)絡(luò)在汽車領(lǐng)域的大面積普及，傳統(tǒng)電器盒匹配的線束體積和質(zhì)量將會(huì)成為制約整車輕量化發(fā)展的一大瓶頸。汽車電器盒堅(jiān)定不移地向小型化、輕量化方向發(fā)展勢不可擋，CAN總線及LIN總線技術(shù)將與小型化的智能電器盒緊密聯(lián)系起來，更大限度降低線束成本及質(zhì)量。另一方面，智能電器盒還將從儀表電器盒向智能發(fā)動(dòng)機(jī)艙電器盒等整車其他部位延伸，進(jìn)一步提高集成度，減小電器盒體積。