新能源汽車線束——保險片的選用

新能源汽車已經(jīng)成為汽車發(fā)展的焦點，市場保有量越來越多，新能源汽車的安全尤其是低速電動車隨之成為大家關注的重點。現(xiàn)在低速電動車高速發(fā)展，形成了“人人造車”的局面，在設計方面相較于大公司不是很專業(yè)，故車在運行過程中出現(xiàn)一系列問題。

本文通過市場遇到問題來反饋線束在設計過程存在的設計失誤與配件選型錯誤等問題。

之前遇到一位客戶反饋車不充電且有異味，檢查后發(fā)現(xiàn)充電保險片已燒毀。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，該30A保險并未斷開且脫離保險盒，可暫時鑒定為保險片接觸不良導致針腳發(fā)熱融壞保險盒。

先不管保險片質量合不合格，暫看此線束保險片的選型就有問題：

此保險為低速電動車的充電保險，充電電流最大持續(xù)18A，充電保險按照折減率75％和溫度變化率－0．15％／℃（夏天按環(huán)境40℃計算），計算得出保險片的容量：

18／0．75／（100％－（40℃－25℃）＊0．015）＝24．1A，選型25A或30A都是沒問題。

但此保險為快溶插片式保險絲，也許大家只關心保險絲的分斷能力，卻忽略了保險絲的過載能力與散熱。插片式保險片中間起溶斷作用的“絲”部分相對來說還是比較細的，雖然18A的電流未達到25A或者30A保險片溶斷電流，但是長時間充電會使保險片發(fā)熱，再加上此保險片為封閉式散熱不好，很容易高溫，有一定的安全隱患。

為此特地做了一個小實驗：

測試環(huán)境：室溫34℃左右

測試電流：18A

測試保險：30A插片式保險片（封閉在單路保險盒內）

測試數(shù)據(jù)如下：

發(fā)現(xiàn)此保險片30min左右升至90℃以上，而充電器18A充電電流的持續(xù)時間為最大6小時。

我認為此保險片選型不合適，肯定有合適的，那就是中速溶斷平板式保險絲（如下圖：圖1為單路，圖2為雙路，圖3為保險片資料）

圖1

圖2

圖3

此形式的保險片允許過載電流比較大且散熱性比較好，使用25A的即可滿足18A的充電電流，同時也能起到短路時的保護作用。

針對上面提到的事故，還有一個忽略的因素——電壓，市面上的電動車最低為48V，而此保險片一般為32V的。

合適的保險絲至少應該符合三項要求：該斷的時侯要斷，不該斷的時侯不能斷，斷的過程必須保證安全。

保險絲的第一功能是保護功能，也就是在需要保護的時侯保險絲應該起到作用，這也是我們選擇保險絲時需要首先考慮的。一般情況下保險絲的額定電流一定要大于電路正常工作電流，且擁有一定的過載能力，但如果余量過大，將會降低或削弱其保護功能，保險絲應該動作的時侯不動作，造成被保護的元器件損壞甚至更嚴重的危險后果。設計人員選用保險絲時的主要參考工具是保險絲制造商提供的產(chǎn)品規(guī)格書中的“時間－電流特性曲線”。由于曲線上所反映的熔斷時間都是在正常大氣條件下的，必要時我們還需要適當考慮環(huán)境溫度等的影響。選擇恰當熔斷特性的保險絲品種和恰當?shù)念~定電流規(guī)格才能滿足保險絲的保護功能。

保險絲的第二功能是承載功能，也就是平常所說的耐脈沖能力，這是我們選擇保險絲時必須同時考慮的重要課題。在保險絲使用的過程中，出現(xiàn)正常電流波動或瞬間脈沖的機會大大多于故障過電流，所以在某種意義上來說，這方面的考慮對保險絲的使用來說顯得格外重要和更具有實際意義。只要保險絲的熔化熱能值I2t大于電路脈沖的能量，保險絲就能夠承受，“時間－熔化熱能曲線”是提供給設計人員選用保險絲時的耐脈沖能力的工具（同樣地也可以采用電流－熔化熱能曲線的形式），更進一步看保險絲在經(jīng)受脈沖沖擊時即使不熔斷也會受到一定的損傷，換句話說此時保險絲的I2t就會減小，也就是耐脈沖的能力降低了，所以在選擇保險絲時還必須考慮這個衰減的因素，通常的簡易計算需要放3－5倍的余量來保證保險絲有足夠的耐脈沖能力。保險絲的耐脈沖能力和它的保護性能是有矛盾的，在這兩個方面我們必須求得一個合理的平衡，尋找最佳的結合點。選擇有恰當熔化熱能值的保險絲品種規(guī)格和放大足夠并合理的安全余量才能滿足保險絲的承載功能（耐脈沖能力）。

保險絲的第三功能是安全功能。優(yōu)質可靠的保險絲應該在其動作前，動作中和動作后都能保證安全性，即安全地導通和安全地熔斷。能夠保證保險絲這項要求的主要技術指標就是分斷能力。分斷能力是保險絲能夠安全地切斷電路的最大電流，一般情況下是指短路電流。就是保險絲在遇到短路電流時必須能夠絕對安全地分斷電路，即在分斷過程中不發(fā)生任何不安全的因素，如持續(xù)拉弧、多次導通、破碎、飛濺、燃燒、以至爆炸等。每一種保險絲的分斷能力都必須大于等于被保護電路的最大短路電流。保險絲的額定電壓決定了它的耐壓，也是保險絲安全性能的另一個指標，只能使用在工作電壓小于等于保險絲額定電壓的電路中。世界各國和各地區(qū)對安全元件都進行安全認證，保險絲的安全認證對于它的安全功能來說也是必不可少的。選擇具有足夠分斷能力和額定電壓的，并獲得必要的應用地區(qū)的安全認證的保險絲品種，才能滿足保險絲的安全功能。

綜上所述，適當?shù)娜蹟嗵匦院皖~定電流；足夠而合理的熔化熱能值；以及合適的分斷能力、額定電壓和安全認證是保證保險絲主要功能的必要條件，只有在具備了這三個條件的基礎上，同時協(xié)調好保護性能和耐脈沖能力之間的制約，求得最合理的平衡，我們才有可能做出判斷：這樣的保險絲才是優(yōu)質可靠的保險絲。

選擇保險絲的十個要素：

1． 額定電流——In

●保險絲的額定電流是指它的公稱額定電流， 通常就是電路能夠工作的最大電流值。

●正確選擇保險絲的額定電流值， 必須作如下考慮：

●例如： 電路的工作電流： Ir ＝ 1．5 A，

●UL規(guī)格保險絲額定電流應是： In ＝ Ir／Of ＝ 1．5／0．75 ＝ 2A z 這兒的 Ir是電路工作電流，Of 是 UL 規(guī)格保險絲的折減率

●所以應該選擇 2A 的保險絲

●對于 IEC規(guī)格保險絲則沒有折減率要求， 即： Ir ＝ In z 如果特殊的額定電流不是通用的， 應該選最鄰近的較高值。

●錯誤的選澤：把希望保險絲熔斷的電流值作為額定電流值

2． 額定電壓——Un

●保險絲的額定電壓是指它的公稱額定電壓， 通常就是保險絲斷開后能夠承受的最大電壓值。

●保險絲通電時兩端所承受的電壓大大小于其額定電壓，因此額定電壓基本上無關緊要。

●正確選擇保險絲額定電壓應該等于或大于電路電壓 z 例如： 250V的保險絲可以用于 125V的電路

●對于低電壓的電子應用， 一個交流額定保險絲可以用于直流電路中。

●關于保險絲的額定電壓主要應考慮： 當電路電壓不超過熔斷器額定電壓時， 保險絲是否有能力分斷給出的最大電流

●認識的誤區(qū)：保險絲的額定電壓必須跟電路電壓一致！

3． 環(huán)境溫度

●保險絲所處小環(huán)境溫度或已知的工作溫度， 對保險絲的動作是有影響的 z 環(huán)境溫度越高， 保險絲的工作時就越熱， 其壽命也就越短

●不管是 UL 規(guī)格還是 IEC規(guī)格， 保險絲的各項指標都是指在25 ℃ ，如小環(huán)境工作溫度較高，則要考慮保險絲的溫度折減率。

●例： 選用快熔斷保險絲在 90 0C小環(huán)境下和 1．5A 電流下工作，，若選用IEC規(guī)格保險絲， 那么額定電流就是：

In ＝ In／ Tf ＝ 1．5A／0．95 ＝ 1，58 A 推薦 1．6 A 或 2 A 的保險絲

若選用UL 規(guī)格保險絲 那么額定電流就是：

In ＝ In／OfxTf ＝ 1．5A／0．75x0．95 ＝ 2．1 A 應選 2．5 A 的保險絲

4． 電壓降／冷電阻——Ud／R

●一般情況下，保險絲的電阻值與它的額定電流值成反比。

●在保護電路中要求保險絲阻值越小越好，這樣它的損耗功率就?。灰虼嗽诒ｋU絲技術參數(shù)中規(guī)定了最大電壓降值或冷電阻值，但不作為產(chǎn)品驗收依據(jù)。

●保險絲的電壓降：通以直流額定電流，使保險絲達到熱平衡后所得的讀數(shù)。

●保險絲的冷電阻：在小于額定電流10％的條件下測得的讀數(shù) z 保險絲的電壓降和冷電阻可以互相換算。

●小規(guī)格保險絲的電壓降對低壓電路的影響較大，務必注意！ z 極端情況下由于電阻太大會無法輸出需要的工作電流。

5． 熔斷特性

●也稱作保險絲的時間－電流特性或I－T特性或安秒特性， 是保險絲最主要的電性能指標，它表明了保險絲在不同過載電流負載下熔斷的時間范圍。 z 當流經(jīng)保險絲的電流超過額定電流時， 熔體溫度逐漸上升，以至最后保險絲被燒斷，我們把這都歸屬為一種過載狀態(tài)。

●保險絲需要有一定的過載能力：

UL規(guī)范保險絲的最大不熔斷電流是110％In； IEC規(guī)范保險絲的最大不熔斷電流是150％In或120％In z 保險絲也要求在超過限量的過載電流時能及時地燒斷：

UL規(guī)范保險絲的最小熔斷電流在130％In 左右； IEC規(guī)范保險絲的最小熔斷電流在180％In 左右

●根據(jù)熔斷特性不同，可以把保險絲分為快速型和延時型等：

●快速保險絲常用在阻性電路中，保護一些對電流變動特別敏感的元器件；

●延時保險絲常用在電路狀態(tài)變化時有較大浪涌電流的感性或容性電路中，它能承受開關機時浪涌脈沖的沖擊，而真正出現(xiàn)故障時仍能較快的斷開電路

●每一條曲線代表了一個規(guī)格保險絲的熔斷特性，對應每一個負載電流都能找到它的熔斷時間。

●不同類型保險絲具有不同形狀的特性曲線。

時間／電流特性曲線最好地描繪了保險絲的過載性能，供設計師選用保險絲規(guī)格時主要的參考。

時間－電流特性表

通常規(guī)定用曲線中的幾個關鍵點來考核保險絲的過載性能。是對保險絲進行質量評判或驗收時的主要依據(jù)．

6．分斷能力——Ir

●分斷能力也稱為最大分斷能力或短路分斷能力或遮斷電流。

●分斷能力是保險絲最主要的安全指標。它表明了在規(guī)定的電壓下， 保險絲能安全地切斷的最大電流。

●當流經(jīng)保險絲的電流相當大以至短路的時侯，仍要求保險絲能安全分斷電路，且不帶來任何破壞性。

●當超過額定分斷電流值時， 保險絲有可能出現(xiàn)破碎，爆炸，噴 濺，引起周圍人身或其他元器件的燃燒和破壞等不安全現(xiàn)象。

●保險絲的分斷能力取決于保險絲的結構和所用的材質， 一般來說低分斷能力保險絲大部份都是玻璃殼體的， 高分斷能力保險絲通常有陶瓷殼體， 其中許多還填充有純凈顆粒狀石英材料

●按照常規(guī)， 當被保護系統(tǒng)是直接聯(lián)接到電源輸入電路和保險絲被置于電源輸入部份時， 一定要使用高分斷能力保險絲．

●在大部分二次電路中， 特別是電壓低于電源電壓時， 選用低分斷能力保險絲就足以能勝任了．

7． 熔化熱能值—I2t

●熔斷器的熔化熱能值（If2t）是指熔體熔斷所需要的能量值， 通常被用于熔斷器承受浪涌能力的技術指標，其中 I為過載電流，t為熔斷時間 z 電路中出現(xiàn)浪涌時所釋放出來的能量值（Ir2t）

●原則： 選用熔斷器時必須考慮 If2t＞Ir2t， 即熔斷器的熔化熱能應大于浪涌電流釋放的熱能

●熔斷器的熔斷時間跟電流產(chǎn)生的熱量， 散熱條件及熔斷器的熱容特性等都有關，許多因素都會影響熔斷器的熔斷時間，所以熔斷器在不同的分斷電流或分斷時間會有不同的If2t，也就是說If2t并不是一個常數(shù)

●能量／時間曲線最好地描繪了保險絲的熔化熱能變化情況，供設計師選用保險絲耐脈沖能力時主要的參考．

●耐脈沖沖擊次數(shù)

●當If2t＞ Ir2t時，熔斷器應能承受脈沖的沖擊，不會被熔斷但會受到一些損傷，從而略微降低它的If2t

●通過計算和選擇 If2t和Ir2t的關系，可以知道熔斷器能夠承受的脈沖次數(shù)，反過來說需要熔斷器能夠承受多少次以上的浪涌沖擊，就必須選擇熔斷器的 If2t與電路脈沖的Ir2t關系

●AEM 熔斷器的If2t和Ir2t的大概關系

Ir2t＜＝ 30％ If2t100，000次

Ir2t＜＝ 38％ If2t10，000次

Ir2t＜＝ 48％ If2t1，000次

●Littelfuse保險絲的If2t和Ir2t的大概關系

Ir2t＜＝ 22％ If2t100，000次

Ir2t＜＝ 29％ If2t10，000次

Ir2t＜＝ 38％ If2t1，000次

8． 耐久性／壽命

●保險絲的壽命是很長的，在無故障的情況下幾乎與設備的壽命是可以同步的

●測試 IEC 規(guī)格的小型管狀保險絲壽命的方法：在直流電源條件下，以1．20 In（或1．05 In）電流導通一小時，斷開15分鐘，連續(xù)100個周期，最后再以1．5 In（或1．15 In） 電流導通一小時，期間不能有熔斷或其他異?，F(xiàn)象。

●保險絲的儲存期，在正常條件下不少于兩年，到期經(jīng)復檢合格后可再行儲存。

9． 結構特征和安裝形式

●管狀：玻璃管－低分斷能力，陶瓷管－高分斷能力；

填充細粒石英沙－用于滅弧，玻璃管變色－熔斷指示；

內焊式與外焊式；

加引線套帽－用于焊接（有時需先將引線成型） ……

●微型：電阻式，晶體管式，薄膜式……

●片式：薄膜式，多層獨石，電阻式……

●其他：插片式，螺栓式，密封式，報警式……

●熔體結構：圓絲，扁絲，單絲，雙絲，復合絲；

10．安規(guī)認證

（不做詳解）

.adva-cont{margin: 20px 0;background: #f2f2f2;width: 604px;height: 200px;padding: 20px;position: relative;}.adva-cont .img-cont{float: left;position: relative;width: 160px;height: 160px;padding: 20px;background: #FFF;}.adva-cont .img-cont img{position: absolute; top: 50%; left: 50%; max-width: 90%; max-height: 90%; transform: translate(-50%,-50%); -webkit-transform: translate(-50%,-50%);}.adva-cont h3 a{font-family: SimHe, '黑體';text-decoration: none;font-size: 20px;color: #000;display: -webkit-box;-webkit-box-orient: vertical;-webkit-line-clamp: 2;overflow: hidden;}.adva-cont .adva-text{position: absolute;top: 50%;transform: translateY(-50%);padding: 20px 20px 20px 230px;}.adva-text p{margin-top: 30px;}.adva-text p a{height: 79px;text-decoration: none;font-size: 14px;color: #666;display: -webkit-box;-webkit-box-orient: vertical;-webkit-line-clamp: 4;overflow: hidden;}#keywordsHidden{display:none;}新能源汽車保險片