简谈新能源汽车的保险丝

1、保险丝的作用

（1）正常情况下，保险丝在电路中起连接电路的作用。

（2）在异常(超负荷)条件下，保险丝作为电路中的安全保护元件，通过自断安全切断和保护电路。

2、保险丝的工作原理

保险丝通电时，电能转换的热量使可熔体的温度升高。当正常工作电流或允许过载电流通过时，产生的热量通过可熔体和外壳辐射到周围环境，通过对流和传导散发的热量与产生的热量逐渐平衡。

若产生的热量大于散发的热量，则可熔体温度升高；当温度达到或超过可熔体熔点时，则可熔体熔化、熔断并切断电流，起到安全保护电路的作用。

3、保险丝的分类

（1）根据外形尺寸分为：φ2,φ3,φ4,φ5,φ6等。

（2）根据熔断特性分为：快速熔断，延迟熔断(特快，中等，强延迟)。

（3）按分断能力可分为：低分断、高分断、强化分断。

（4）根据安全标准(或使用区域)，可分为UL/CSA(北美)、IEC(中国、欧洲等)、MIT/KTL(日本/韩国)等。

4、保险丝的特性术语

（1）额定电流：保险丝的工作电流(在正常情况下，保险丝长期保持正常工作的最大电流)。

（2）额定电压：保险丝的工作电压(保险丝断开时可以安全承受的最大电压)。选择保险丝时，额定电压应大于受保护电路的输入电压。

（3）断路能力：当电路中通入过大的过载电流(如强短路)时，保险丝可以安全断路(断路)电路的最大电流。这是保险丝最重要的安全指标。安全断路是指断路器中不会出现溅射、燃烧、爆炸等危及周围元件、部件甚至人身安全的现象。

（4）过载能力(承载能力)：保险丝可以在规定时间内保持最大过载电流。

UL标准规定:保险丝工作4小时以上，最大不熔断电流为额定电流的110%(微型保险丝管为100%)

IEC标准规定，保险丝工作1小时以上，最大不熔断电流为额定电流的150%

（5）熔断特性(I-T)：保险丝加载电流与保险丝熔断时间的关系。

熔断特性曲线(I-T曲线)：在以负载电流为X轴，熔断时间为Y坐标的对数坐标系中，由保险丝在不同负载电流下的平均熔断时间坐标点连接而成。每个型号规格的保险丝都有一条相应的曲线，可以代表它的熔断特性，这种曲线很好地描述了保险丝的过载性能。

保险丝特性表：由几几个具有代表性的负载电流值和相应的熔断时间范围组成的表。所有安全标准都已明确规定，这是验收保险丝的最重要依据。

如UL,CSA,MIT/KTLA等规格的快速熔断型，规定如下：

In100%4小时最小。

In135%1小时最大。

In200%2分钟最多。

（6）熔化热能值(I2T)：熔化保险丝熔断体，部分蒸发切断电流所需的公称能量值，简单来说就是熔化保险丝所需的最小热能值。

I2t=熔融I2t+飞弧I2t。

熔融I2t(相当于IEC标准中的预飞弧I2t)是指从熔融熔融到飞弧开始所需的能量；飞弧I2t是指从飞弧开始到飞弧最终熄灭所需的能量。对低压保险丝而言，飞弧时间很短，经常被忽略，即飞弧I2t可以按零计算。

UL和IEC都没有要求I2t，但是I2t有助于选择fuse。保险丝的I2t计算是保险丝熔断时间小于10ms(通常为8ms)时的I2t计算。

（7）电压降：在额定电流条件下，保险丝两端达到热平衡后的电压差。

（8）温升：在一定电流条件下，达到热平衡后，保险丝表面温度与初始通电温度(可理解为环境温度)之差，即温升=保险丝表面温度-环境温度。

5、保险丝管的安全标准和标志

（1）UL,CSA标准：美国，加拿大等北美地区的安全标准；小型电流保险丝管标准为UL248-1/14,CSA248-1/14。

安全标志:

UL/CSALIST(列名标志)是完全按照UL/CSA248-1/14标准通过测试的产品安全标志。

UL/CSARECOGNIZED(认可标志)，部分产品安全标志按UL/CSA248-1/14标准进行测试。

通过UL测试，CSA相互识别的名称/识别安全标志。

（2）JIS标准:日本电气安全标准。小型电流保险丝管标准为JISC6575。

安全标志:PSE。

（3）IEC标准：国际电国际电工委员会标准，欧洲和中国使用的安全标准。小型电流保险丝管标准为集成电路60127，GB9364(中国)。

安全标志:

CCC-中国。

瑞典，SEMKO。

德国VDE。

英国，BSI。

意大利，IMQ。

6、影响保险丝寿命的因素及评价保险丝寿命

（1）影响保险丝寿命的因素:

工作环境温度:

环境温度过高会损害保险丝的寿命。延迟型(慢熔断型)保险丝如锡球型，温度约(150~170℃)时锡开始向金属丝扩散的快熔断型保险丝的熔体(金属丝)开始激烈氧化的温度约为(175~225℃)。

因此，建议延迟型保险丝不要长时间工作在150℃以上，快速熔断型保险丝不要长时间工作在175~225℃以上。

脉动电流：

持续的脉冲冲击会产生热循环，导致熔丝扩散、氧化、热应力，甚至加速。保险丝会随着脉冲能量和次数的增加而逐渐老化。一般情况下，应小于20%，以确保保险丝能承受10万次以上的冲击。

其他：

如与保险丝接触的管夹、连接线的长度、截面积等。保险丝与管夹的接触电阻大，损害寿命。如UL标准规定，试验时保险丝与管夹的接触电阻小于3ω。

（2）保险丝老化后的影响:

熔断器老化后，不会产生应该切断的电流，熔断器不会熔断的危险。熔断器老化，相当于额定值(电流)的下降而非上升，导致在较小的过载电流或脉冲下切断电路。