汽车配电盒结构优化设计浅析

汽车配电盒结构优化设计浅析

郭芳磊

哈尔滨威帝电子股份有限公司  黑龙江  哈尔滨   150000

摘要：汽车作为一种主要的交通方式，它的性能结构与人们的旅行体验息息相关，而现在，为了改善人们的使用体验，汽车上不但有必要的运动部件，而且还有各种各样的娱乐设施，这些设施都是需要动力的，而汽车的动力系统则是由配电箱来完成的，优秀的配电箱可以极大地改善车辆的性能。本文主要论述了汽车配电盒的结构，并对配电盒、层压盒和 PCB配电盒的结构作了简要的阐述，并探讨了目前比较流行的集电盒结构，并给出了一些建议，可供借鉴。

关键词：汽车；配电盒；结构优化设计

前言：随着汽车上各种电子、电气装置的日益增多，车辆中的电路分布问题又一次引起了人们的关注。中央配电箱由复杂的母线或电子线路组成，集中配置电器部件，完成与其相关的电线的连接、装配，甚至网络通讯，实现对电器、电器的集中分配、保护和控制。通常来说，配电箱主要负责整个车辆的负荷系统的供电，并对线路进行保护，并对电路进行一定的控制，以确保车辆的电气设备的安全运行。

1．汽车配电盒结构概述

1.1 线插式配电盒结构概述

这种配电箱的结构比较简单，可以根据需要进行灵活的调节，这样的配电箱在运行的时候，可以根据需要来调节，如果遇到问题，可以将电流分散到各个保险丝上，这样的装置结构比较简单，所以也被称为直插式配电箱，在运行的时候，保险丝箱是比较重要的部件，可以通过电线来进行传输，这样的配电箱结构比较简单，可以根据需要进行灵活的调节，如果遇到问题，可以很方便的进行处理。而且，这样的配电箱一般都是有容量的，因为内部的电线很少，所以车辆的性能也会受到很大的限制。

1.2 层压板式配电盒结构概述

层压板式配电箱的布线要比多了好几层，所以在设计的时候，必须要有一根铜条支撑，每一根电线都要有一个铜条，铜条的长度和宽度都有严格的规定，连接到中心配电箱的插头、熔丝插座和继电器插座，这些铜条用绝缘材料绝缘，然后固定在上下两个塑料板上。由于铜条的导电性能好，横截面大，并用绝缘材料固定，因此其散热不大，不会发生热变形而发生短路，因此其可靠性较高。这种配电箱采用铜片的形式，使保险丝与继电器的连接成为一体，每一层铜片之间都有一块隔板。这种配电箱现在已经被大量使用，用来制造铜条需要数十个模子，结构非常复杂，铜条又重又贵，因此制造起来既费钱又费钱。但是，当电器的功能比较复杂时，这些集中式的电源箱就不能满足需要。这种类型的中央配电箱由于其生产工艺复杂，不易实现，且造价较高，且本身的重量也要比其它型号的中央配电箱重。

1.3 PCB式配电盒结构概述

PCB板型中心配电箱将保险丝、继电器等设备与设置有指定线路线路的电路板焊接在一起，从而达到了集中控制的目的。PCB型的中心配电箱，利用电路板能把保险丝、电路导通、继电器等整合起来，真正做到集中控制，整体外观美观、整洁。单层双面铜箔式中央配电箱，主要用于电子性能较为单一的汽车，其结构较为紧凑。随着汽车电气设备的不断更新，电子设备的负荷也随之增加，配电箱的结构也逐渐发展为双层铜箔，在两片电路板之间用铜插头做成的导流柱，将两层 PCB接通，构成一个完整的电路环。采用双双面镀铜印制板，使整个电路设计更为灵活，能更好的实现对整车进行集中控制，板质量轻，体积小，造价低廉，具有很高的实际应用价值。PCB板型中心配电箱比叠层板和布线板的中心配电箱更好，而且根据不同的型号，可以灵活地改善电路板的线路。根据不同的车型，这种电路板可以根据不同的型号进行灵活的改造，具有很好的市场应用价值，在各种型号的汽车上也得到了广泛的应用。但是，受 PCB自身的特点限制，其电流容量受到限制，同时也存在着一些焊接危险。由于 PCB的特点和铜箔对电流的制约，这种结构配电箱的应用范围比较狭窄，因此不适合在高温环境下使用，也不适合某些电流大的电路。

2．配电盒结构优化设计措施

2.1 线插式配电盒结构优化措施

线插型配电盒的结构优化没有太大的意义，因为它受到的硬件和设备的影响更大，所以要优化它的结构，首先要解决它的结构约束，要对它的结构进行适当的扩展，通常要有相应的生产厂家的要求，这样才能保证配电盒的结构足够大，从而满足车辆的安装和拆卸，以及维修，在考虑到这些因素之后，配电盒的外部结构可能会变得更小。在控制配电箱的尺寸的同时，还要考虑到电线的设置，以免过分的线路太过复杂，容易出错。此外，还可以在材质上加以改善，改善配电箱的防尘、防水性能。在外结构的设计中，我们必须收集到的输入资料包括：配电盒的最大边界尺寸，配电盒的固定方式，电线束在配电盒的进出方向和位置，以及配电盒的密封。

2.2 层压板式配电盒结构优化措施

层压板式配电盒在进行结构优化时，除了需要对各层压板配电线路进行优化，降低层压板式配电盒结构出现问题的可能性外，还需要对层压板式配电盒结构从成本方面进行优化考虑，在进行配电盒结构设计时，首先需要考虑配电盒需要满足的性能要求，对层压板式配电盒的性能需求进行明确后，在进行设计时才能够明确设计限制。首先需要确定层压式配电盒应用的车辆结构类型，在进行设计时，根据车辆结构来对层压板式配电盒结构大小进行限制，避免由于大小等结构问题导致层压板式配电盒无法在相应车辆中安装在合适的位置，需要后期对其进行维护处理，造成大量的后期维护成本。在大小方面，既需要满足层压板式配电盒的工作需要，能够保障其中导线以及各种零件有序排列，也需要适当地控制层压板式配电盒的规模，使其能够适应大部分车辆结构，避免造成不必要的空间资源浪费，同时耗费更多的成本进行生产。同时，要进行有效的成本控制，便需要对层压板式配电盒的主体导线部分所用材料进行改进。首先所用材料需要有铜导线的性质，又需要比铜导线更加稳定，减少出现故障导致的成本增加，在材料进行使用时，首先可以采用一些新型复合材料，来实现这一目的，然后在各种新型材料中选择成本相对较小的一种。除此之外，如果难以实现新型材料的大量应用，则可以选择多种材料复合使用的方法，在一些较为关键的区域采用一些成本较高但是性能较好的材料，比如层压板式配电盒导线与外界接触部分，需要采用一些具有耐腐蚀性以及防水能力的材料，内部材料则需要具有较强的绝缘能力，并具有耐热性的材料，在进行结构优化时，无须使配电盒各个结构都具有全面良好的性质，只需要有适应相应位置的性质即可，这样的话相应材料成本也会得到明显降低。

2.3 PCB式配电盒结构优化措施

PCB型配电箱的结构优化主要是为了改善其耐高温性能和高电流环路的负载性能，在优化过程中，采用 Abaqus软件对热导率、潜伏热、比热、电导率、材料密度、焦耳热、对流系数和辐射率等参数，然后通过功率分配图将各插针电流输入，最终得到各插针电流的对应时刻温度曲线、热场分布、各回路的压降。并依据所得结果，进行有效的调节。PCB型配电箱的结构优化有充分的参数支撑，使其在进行设计时更具针对性，并能有效地解决一些常见问题。在进行 PCB配电箱的结构优化时，可以更好地考虑到配电箱的负载，从而防止 PCB配电箱在使用过程中产生的热量会影响到配电箱的输出，从而减少 PCB配电箱的失效。另外， PCB配电箱的设计，也要考虑到内部的磁场，在设计的时候，要考虑到电线的磁场，并对线路的布置和电流进行中和，这样就不会影响到 PCB的使用。

3 .结语

随着对汽车轻量化要求的不断提高，对中央配电盒的型式设计及轻量化也提出了更严格的要求，在上述的几种类型的中央配电盒中，不同种类配电盒有着自身特点，在进行改进优化时应该更加具有针对性，综合考虑成本等多种因素，提高汽车配电盒结构质量。

参考文献