簡談新能源汽車的保險絲
1、保險絲的作用
(1)正常情況下,保險絲在電路中起連接電路的作用。
(2)在異常(超負荷)條件下,保險絲作為電路中的安全保護元件,通過自斷安全切斷和保護電路。
2、保險絲的工作原理
保險絲通電時,電能轉(zhuǎn)換的熱量使可熔體的溫度升高。當(dāng)正常工作電流或允許過載電流通過時,產(chǎn)生的熱量通過可熔體和外殼輻射到周圍環(huán)境,通過對流和傳導(dǎo)散發(fā)的熱量與產(chǎn)生的熱量逐漸平衡。
若產(chǎn)生的熱量大于散發(fā)的熱量,則可熔體溫度升高;當(dāng)溫度達到或超過可熔體熔點時,則可熔體熔化、熔斷并切斷電流,起到安全保護電路的作用。
3、保險絲的分類
(1)根據(jù)外形尺寸分為:φ2,φ3,φ4,φ5,φ6等。
(2)根據(jù)熔斷特性分為:快速熔斷,延遲熔斷(特快,中等,強延遲)。
(3)按分斷能力可分為:低分斷、高分斷、強化分斷。
(4)根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)(或使用區(qū)域),可分為UL/CSA(北美)、IEC(中國、歐洲等)、MIT/KTL(日本/韓國)等。
4、保險絲的特性術(shù)語
(1)額定電流:保險絲的工作電流(在正常情況下,保險絲長期保持正常工作的最大電流)。
(2)額定電壓:保險絲的工作電壓(保險絲斷開時可以安全承受的最大電壓)。選擇保險絲時,額定電壓應(yīng)大于受保護電路的輸入電壓。
(3)斷路能力:當(dāng)電路中通入過大的過載電流(如強短路)時,保險絲可以安全斷路(斷路)電路的最大電流。這是保險絲最重要的安全指標(biāo)。安全斷路是指斷路器中不會出現(xiàn)濺射、燃燒、爆炸等危及周圍元件、部件甚至人身安全的現(xiàn)象。
(4)過載能力(承載能力):保險絲可以在規(guī)定時間內(nèi)保持最大過載電流。
UL標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:保險絲工作4小時以上,最大不熔斷電流為額定電流的110%(微型保險絲管為100%)
IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,保險絲工作1小時以上,最大不熔斷電流為額定電流的150%
(5)熔斷特性(I-T):保險絲加載電流與保險絲熔斷時間的關(guān)系。
熔斷特性曲線(I-T曲線):在以負載電流為X軸,熔斷時間為Y坐標(biāo)的對數(shù)坐標(biāo)系中,由保險絲在不同負載電流下的平均熔斷時間坐標(biāo)點連接而成。每個型號規(guī)格的保險絲都有一條相應(yīng)的曲線,可以代表它的熔斷特性,這種曲線很好地描述了保險絲的過載性能。
保險絲特性表:由幾幾個具有代表性的負載電流值和相應(yīng)的熔斷時間范圍組成的表。所有安全標(biāo)準(zhǔn)都已明確規(guī)定,這是驗收保險絲的最重要依據(jù)。
如UL,CSA,MIT/KTLA等規(guī)格的快速熔斷型,規(guī)定如下:
In100%4小時最小。
In135%1小時最大。
In200%2分鐘最多。
(6)熔化熱能值(I2T):熔化保險絲熔斷體,部分蒸發(fā)切斷電流所需的公稱能量值,簡單來說就是熔化保險絲所需的最小熱能值。
I2t=熔融I2t+飛弧I2t。
熔融I2t(相當(dāng)于IEC標(biāo)準(zhǔn)中的預(yù)飛弧I2t)是指從熔融熔融到飛弧開始所需的能量;飛弧I2t是指從飛弧開始到飛弧最終熄滅所需的能量。對低壓保險絲而言,飛弧時間很短,經(jīng)常被忽略,即飛弧I2t可以按零計算。
UL和IEC都沒有要求I2t,但是I2t有助于選擇fuse。保險絲的I2t計算是保險絲熔斷時間小于10ms(通常為8ms)時的I2t計算。

(7)電壓降:在額定電流條件下,保險絲兩端達到熱平衡后的電壓差。
(8)溫升:在一定電流條件下,達到熱平衡后,保險絲表面溫度與初始通電溫度(可理解為環(huán)境溫度)之差,即溫升=保險絲表面溫度-環(huán)境溫度。
5、保險絲管的安全標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)志
(1)UL,CSA標(biāo)準(zhǔn):美國,加拿大等北美地區(qū)的安全標(biāo)準(zhǔn);小型電流保險絲管標(biāo)準(zhǔn)為UL248-1/14,CSA248-1/14。
安全標(biāo)志:
UL/CSALIST(列名標(biāo)志)是完全按照UL/CSA248-1/14標(biāo)準(zhǔn)通過測試的產(chǎn)品安全標(biāo)志。
UL/CSARECOGNIZED(認可標(biāo)志),部分產(chǎn)品安全標(biāo)志按UL/CSA248-1/14標(biāo)準(zhǔn)進行測試。
通過UL測試,CSA相互識別的名稱/識別安全標(biāo)志。
(2)JIS標(biāo)準(zhǔn):日本電氣安全標(biāo)準(zhǔn)。小型電流保險絲管標(biāo)準(zhǔn)為JISC6575。
安全標(biāo)志:PSE。
(3)IEC標(biāo)準(zhǔn):國際電國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn),歐洲和中國使用的安全標(biāo)準(zhǔn)。小型電流保險絲管標(biāo)準(zhǔn)為集成電路60127,GB9364(中國)。
安全標(biāo)志:
CCC-中國。
瑞典,SEMKO。
德國VDE。
英國,BSI。
意大利,IMQ。
6、影響保險絲壽命的因素及評價保險絲壽命
(1)影響保險絲壽命的因素:
工作環(huán)境溫度:
環(huán)境溫度過高會損害保險絲的壽命。延遲型(慢熔斷型)保險絲如錫球型,溫度約(150~170℃)時錫開始向金屬絲擴散的快熔斷型保險絲的熔體(金屬絲)開始激烈氧化的溫度約為(175~225℃)。
因此,建議延遲型保險絲不要長時間工作在150℃以上,快速熔斷型保險絲不要長時間工作在175~225℃以上。
脈動電流:
持續(xù)的脈沖沖擊會產(chǎn)生熱循環(huán),導(dǎo)致熔絲擴散、氧化、熱應(yīng)力,甚至加速。保險絲會隨著脈沖能量和次數(shù)的增加而逐漸老化。一般情況下,應(yīng)小于20%,以確保保險絲能承受10萬次以上的沖擊。
其他:
如與保險絲接觸的管夾、連接線的長度、截面積等。保險絲與管夾的接觸電阻大,損害壽命。如UL標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,試驗時保險絲與管夾的接觸電阻小于3ω。
(2)保險絲老化后的影響:
熔斷器老化后,不會產(chǎn)生應(yīng)該切斷的電流,熔斷器不會熔斷的危險。熔斷器老化,相當(dāng)于額定值(電流)的下降而非上升,導(dǎo)致在較小的過載電流或脈沖下切斷電路。
