摘要：本文简要介绍电气接线盒的分类，分析电源桩头处烧蚀的原因，重点从电源分配方式、电源桩头的固定结构、设计验证方面，阐述了电源桩头安全设计的几点要求。
    随着汽车电子的快速发展，现代汽车电气化、电子化配置越来越丰富，这使得整车的用电量在大幅增加，限于车辆空间和布置方便，整车电源采用集中分配的方式，发电机输出的电流到前舱电气接线盒，经过接线盒中电源桩头的连接传递给熔断丝和继电器，再传递到用电器。如果电气接线盒设计不合理，尤其是电源桩头设计不良，将带来巨大的安全隐患，甚至发生车辆电气火灾。因此整车电源分配设计需要更加严谨，以保证汽车上的用电安全。本文将重点对电源桩头方面的设计做一些论述。

    1 电气接线盒分类与烧蚀风险分析
    汽车电气接线盒是汽车线束设计中的重要部件，它的主要作用：①是电源输入和分配的中心，实现对电线束的过载保护；②是熔断器、二极管、继电器和一些电子模块的载体，实现对元器件的固定和保护。
    根据现代汽车系统化、模块化的设计要求，车用电气接线盒由最初的功能单一的简单结构，发展成为形式多样、结构复杂的集成结构。目前在用的电气接线盒的主要结构形式有直插式、汇流排式、印刷线路板式、电子模块集成式。图1所示为3种常见电气接线盒示意图。

    不管何种形式的电气接线盒，为满足整车几十安培到上百安培的电流输入，前舱电气接线盒中都要有电源输入和输出固定的结构，即电源桩头，如图2所示。

    电源桩头处因流过的电流大，因此其风险也更大。汽车电气接线盒本身使用塑料材料成型，其烧蚀主要现象是导体短路或过载引起温度升高，塑料体由于高温，出现熔化，严重时导致周围易燃物体燃烧，烧蚀后的情况如图3所示。

    出现烧蚀的原因是螺栓扭矩不足、松动，如果连接处直接断开，线路断电也不会出现问题，恰恰是藕断丝连的情况最是危险，这种情况下，导电端子仍然可以导通，但连接处的接触电阻会大幅增大，甚至出现电弧，热量集中在电气接线盒桩头连接部位，引起该处温升，当超过电气接线盒本体塑料的耐受温度时，就会出现烧熔现象，严重时引起明火。这些现象通过电气接线盒带载试验可以直接观察到。

    2 电源分配方式
    整车电气架构开发之前，首先必须进行电气原理设计，综合考虑整车的电器负载，选用合适的继电器、BOX熔断片、MINI熔断丝等。电器负载数量多少、电源如何分配将决定电气接线盒的设计开发。为了便于阐述，现将电源分配简化为线框模式，如图4所示，电源进人电气接线盒，向熔断丝群供电，同时向蓄电池充电。不同的分配方式，在实际用电器工作时，在电源桩头处的温度变化就会不同，其引起烧蚀的风险也就不一样。

    对于图4所示的两种电源分配设计，经过模拟试验对比，发现①、②号桩头位置的温升情况还是有明显变化的。试验在同一台架、同一试验条件下进行，环境温度23℃。试验结果：方式一实测1号桩头最高温度93.8℃, 2号桩头最高温度106.4 ℃ ;方式二实测1号桩头最高温度86.7℃, 2号桩头最高温度92.8 ℃。如果按方式一设计，遇上螺栓固定扭矩不足，就可能引起电气接线盒烧蚀的情况，因此在电源分配设计、校核过程中务必严谨，必要时可以通过试验确认。

    3 电源桩头结构分析
    通过烧蚀原因分析可知，电源桩头位置固定紧固，是避免烧蚀的先决条件，因此桩头的设计结构、材质选择、硬度、扭矩大小、导电性能、电源分配方式需要进行充分考虑。下面以两种固定结构进行分析。
    1）结构1，如图5所示。

    螺柱形式：双头螺柱，既起到固定作用，又承担导电体的作用；螺柱选材：铜或特殊合金钢；安装固定点：4个；扭矩：M6型号铜螺栓，扭矩可控制在5 Nm ; M6型号钢螺栓，扭矩可控制在9 Nm。
    优点：对于负载较少的车型，可以采用钢螺柱，便于固定。缺点：螺柱选择困难，选择电导率大的铜材，材质软，超过7 Nm会滑丝；而选择普通钢材，电导率低，会导致发热量大；为增加电导率而进行特殊表面镀层处理的钢材，成本较高。
    对烧蚀的影响：整车电器负载越来越多，这种结构的桩头受选材和扭矩制约很大，风险很大。
    2）结构2，如图6所示。

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