在進(jìn)行整車架構(gòu)原理設(shè)計過程中，保險絲的選擇是線束系統(tǒng)工程師不可或缺的知識技能儲備。在學(xué)習(xí)了很多同仁對車用保險絲的選擇研究的基礎(chǔ)上，小孫結(jié)合自身的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對車用保險絲的選型內(nèi)容及方法進(jìn)行全面的分析介紹。（全文很長，建議靜下心來再閱讀）

我們在進(jìn)行保險絲的選擇設(shè)計之前，必須真正明白2點(diǎn)：1.為什么線束中要加保險絲？2.保險絲的工作機(jī)理是什么？

1.1 為什么線路中要加保險絲？

保險絲是一種熱能響應(yīng)裝置，它是對導(dǎo)線進(jìn)行保護(hù)的電氣元件。如果線路中沒有加保險絲，那么一旦電路過載，短路發(fā)生時，流經(jīng)導(dǎo)線的電流大小超過導(dǎo)線的承載電流，此時導(dǎo)線發(fā)生自燃，引發(fā)安全事故（燒車）。值得提醒的是，保險絲的作用主要是為了保護(hù)導(dǎo)線。

導(dǎo)線的自然現(xiàn)象見下圖：

這里再強(qiáng)調(diào)一下，在電路中，保險絲只能保護(hù)保險絲之后的導(dǎo)線，故保險盡量設(shè)置在靠近電源的位置。倘若距離太遠(yuǎn)的話，考慮設(shè)置上一級保險。

1.2 保險絲的工作機(jī)理是什么？

在選擇保險絲前，弄明白保險絲的主要作用及工作機(jī)理很重要，是理解保險絲容量的選擇設(shè)計公式的前提。

保險絲的工作機(jī)理是，在電路短路時，在導(dǎo)線冒煙著火時能夠及時的熔斷，以便對電路進(jìn)行切斷，防止電線燃燒，引起整車自燃。因此，有必要在每一個用電回路設(shè)置保險絲（熔斷器）進(jìn)行線路保護(hù)。

保險絲的具體工作原理如下：

保險絲具有一定電阻，在流過電流時導(dǎo)體會發(fā)熱，隨著時間增加發(fā)熱量增加，電流與電阻也增加了產(chǎn)熱速度，保險絲的構(gòu)造與其安裝確定了散熱速度。

若: 產(chǎn)熱速度＜ 散熱速度，保險絲是不會熔斷的；

若: 產(chǎn)熱速度 = 散熱速度，在相當(dāng)長時間內(nèi)也不會熔斷；

若: 產(chǎn)熱速度＞ 散熱速度，熱量聚集，當(dāng)溫升達(dá)到保險絲的熔點(diǎn)以上保險絲就發(fā)生了熔斷。

這就是保險絲的工作原理。

在電路設(shè)計中，保險絲被串在電路電源側(cè)，當(dāng)負(fù)載過電流、器件或?qū)Ь€短路，電流產(chǎn)生的熱量在保險絲截面積較小的部分達(dá)到熔點(diǎn)而熔斷，保護(hù)了該回路的導(dǎo)線，下圖就是保險絲的熔斷過程示意圖。

關(guān)于保險絲和導(dǎo)線匹配的作用機(jī)理，我之前還寫了一篇文章，感興趣的可以看下（保險絲與導(dǎo)線的匹配設(shè)計）。

2 保險絲的類型及重要參數(shù)

理解了保險絲的工作機(jī)理后，我們還需要知道保險絲的類型及重要參數(shù)，才能對保險絲做出正確選擇。

在汽車電路設(shè)計中，保險絲的種類有熔斷器、易容線、斷路器。具體的使用環(huán)境如下：

1）熔斷器

熔斷器的保護(hù)元件是熔絲，串聯(lián)在其所保護(hù)的電路中。熔斷器為一次性器件， 使用須注意：

1. 熔斷器熔斷后，必須先查找故障原因。并徹底排除。

2. 更換熔斷器時，一定要與原規(guī)格相同，特別不能使用比規(guī)定容量大的熔斷器，否則將失去保護(hù)作用。

3. 熔斷器支架與熔斷器接觸不良會產(chǎn)生電壓降和發(fā)熱現(xiàn)象。因此，特別要注意檢查有無氧化現(xiàn)象和臟污。若有臟污和氧化物，須用細(xì)砂紙打磨光，使其接觸良好。

2）易熔線

易容線通常連接在電源線路和通過電流較大的線路上，用于保護(hù)總體線路或較重要電路。如北京切諾基設(shè)有五條易熔線，分別保護(hù)充電電路、預(yù)熱加熱器、霧燈、燈光及輔助電路。

3）斷路器

斷路器用于正常工作時容易過載的電路中，其原理是利用雙金屬片受熱變形使觸點(diǎn)分離。斷路器主要有兩種類型，1 自恢復(fù)式斷路器：過載變形自動自動切斷，冷卻后自動復(fù)位，如此往復(fù)直到電路不過載。2 按壓恢復(fù)式斷路器：排除故障后，須按下按鈕手動復(fù)位。

關(guān)于各類保險絲的具體種類及主要參數(shù)可以直接去保險絲的官網(wǎng)上看，找保險絲的產(chǎn)品手冊。目前，保險絲的主要市場是力特（www.littelfuse.cn）和太平洋精工（www.pecj.co.jp/ch/fuse/）。

3 保險絲的選擇的容量計算方法

前文已經(jīng)詳細(xì)的介紹了保險絲的工作機(jī)理及保險絲的類型，在進(jìn)行保險絲的選擇之前，光了解這些還不夠，我們必須對負(fù)載的類型進(jìn)行確認(rèn)，然后再根據(jù)對應(yīng)的容量計算方法正確選擇保險絲的類型及額定容量。

1 負(fù)載類型的確定

負(fù)載包括連續(xù)性負(fù)載和間歇負(fù)載。從開關(guān)被打開，直到關(guān)閉為止，電流持續(xù)流經(jīng)所產(chǎn)生的負(fù)載被稱為連續(xù)負(fù)載。打開開關(guān)后，當(dāng)手放開或過段時間自動關(guān)閉，只在操作時短時間有電流流動的負(fù)載稱為間歇性負(fù)載。性負(fù)載和間歇負(fù)載所對應(yīng)的負(fù)載電流曲線如下圖所示。

2 保險絲容量計算方法

在確定負(fù)載的類型后，需要根據(jù)負(fù)載的特性確定保險的類別。一般來講電機(jī)，閥等電感類負(fù)載使用慢熔保險，電阻型的負(fù)載使用快熔保險。也可以根據(jù)具體的負(fù)載電流特性進(jìn)行選擇，比如熔斷時間超過負(fù)載的峰值電流時間，則可以選擇快熔保險絲，若不能滿足則需選擇慢熔保險絲。

目前流行的保險絲容量計算方法主要有以下種，以下僅僅是對各種公式總結(jié)性的介紹，如下：

1）公式1（連續(xù)性負(fù)載使用-力特推薦-快熔）：

I保險絲=I工作/（0.75*K）

在常溫（25°C）下選擇保險絲額定電流的75%為工作單位，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，保險絲的載流能力會下降，溫度下降系數(shù)為0.15%/°C。

其中：K=1-（T-25°C）*0.15%/°C，即溫度系數(shù)；I保險絲為保險絲的額定電流，即保險絲的容量；I工作為負(fù)載工作的實(shí)際電流；T為負(fù)載工作的環(huán)境溫度。

說明：公式中的溫度系數(shù)K可以根據(jù)不同類型的保險絲溫度性能曲線來確定。

2）公式2（連續(xù)性負(fù)載使用-太平洋精工推薦-快熔）：

I保險絲=I工作/（0.70*K）

其中：K=1-（T-25°C）*0.15%/°C，即溫度系數(shù)；I保險絲為保險絲的額定電流，即保險絲的容量；I工作為負(fù)載工作的實(shí)際電流；T為負(fù)載工作的環(huán)境溫度。

3）公式3（非連續(xù)性負(fù)載使用-太平洋精工推薦-慢熔）：

I保險絲=I工作/（0.50*K）

其中：K=1-（T-25°C）*0.14%/°C，即溫度系數(shù)；I保險絲為保險絲的額定電流，即保險絲的容量；I工作為負(fù)載工作的實(shí)際電流；T為負(fù)載工作的環(huán)境溫度。

4）公式4（所有負(fù)載）

保險絲的額定容量=電路最大工作電流/80%

5）公式5（所有負(fù)載）

保險絲容量（F）≥負(fù)載工作電流/（負(fù)載特性*峰值電流時間*負(fù)載裝配區(qū)域*保險絲匹配區(qū)域）

負(fù)載特性包括連續(xù)負(fù)載和間斷負(fù)載，連續(xù)負(fù)載是指工作時間在10s以上的用電設(shè)備，系數(shù)取0.8，間隙負(fù)載是指工作時間在10s以下的用電設(shè)備，系數(shù)取1.1。

峰值電流時間：如出現(xiàn)峰值電流的時間小于0.2s的為1.0，如果時間大于大于0.3s的為0.7.（說明，結(jié)合現(xiàn)在電器件的設(shè)計水平，暫定出現(xiàn)峰值電流時間大于0.3s）

負(fù)載裝配區(qū)域，如布置在室內(nèi)則系數(shù)為1.0，如布置在發(fā)動機(jī)艙則系數(shù)為0.9

保險絲的安裝區(qū)域，如保險絲單獨(dú)連接則系數(shù)為1.0，如安裝在保險絲盒內(nèi)則系數(shù)為0.9

例如：喇叭保險絲，工作電流是8A，則保險絲的容量≥8A/（1.1*0.7*0.9*0.9）=13A，故保險絲取15A保險。

負(fù)載工作電流的計算方法/公式：

負(fù)載電流=（ 負(fù)載額定功率／ 標(biāo)稱電壓） ×（ 實(shí)際電壓／ 標(biāo)稱電壓）

額定功率 （W） ，負(fù)載的額定功率；標(biāo)稱電壓（V），負(fù)載的額定功率定義時電壓， 一般為12V；實(shí)際電壓 （V），實(shí)際加載在電氣負(fù)載上的電壓，一般取13.5V或14V。

需要注意的是，保險絲的容量選取不可過大，否則，會造成保險絲成本的無謂的增加，也導(dǎo)致相應(yīng)的導(dǎo)線線徑無謂的加大，從而增加了導(dǎo)線的使用量，造成成本的增加。

關(guān)于保險絲容量計算的公式大同小異，我個人理解，保險絲供應(yīng)商出于保險絲可靠性的考慮，存在過設(shè)計，會不可避免的增加導(dǎo)線線徑，造成設(shè)計浪費(fèi)。

大家在保險絲容量計算的時候，可以綜合考慮。建議在保險絲選型設(shè)計的時候，參考過往車型的保險絲選型設(shè)計，設(shè)計結(jié)束后做試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

為了便于快速計算，建議大家參考公眾號里面的保險絲資料包的內(nèi)容格式，根據(jù)計算公式，做Excel表方便快速計算，同時建立保險絲選型數(shù)據(jù)庫，方便查詢，做到心中有數(shù)。

4 保險絲的合并選擇原則

由于整車電源的回路太多，我們在進(jìn)行保險絲選擇的時候不可避免的要將多個零部件的電源回路，共同設(shè)計一個保險絲進(jìn)行保護(hù)，那么哪些零部件可以共用保險絲，哪些必須單獨(dú)保護(hù)，保險絲的合并選擇原則是什么呢？

保險絲的作用是保護(hù)導(dǎo)線。保險絲容量的選擇依據(jù)電氣設(shè)備的容量及其負(fù)荷的狀態(tài)屬性而定。一只保險絲可以保護(hù)一段導(dǎo)線，也可以同時保護(hù)若干條導(dǎo)線，這要依據(jù)負(fù)荷的重要程度而定。

1 保險絲共用選擇與用電器的重要程度，安全級別有關(guān)

注意當(dāng)環(huán)境溫度升高時，保險絲的載流能力會下降。一般情況下，對整車電器件，用電負(fù)荷按重要程度分為三類：

1) 重要件

包括發(fā)動機(jī)控制單元（PCM）、剎車防抱死系統(tǒng)控制單元（ABS）及安全氣囊系統(tǒng)控制單元（SAS）及其它涉及整車安全的控制單元。該類電負(fù)荷不僅對于整車性能及安全至關(guān)重要，而且該類電氣設(shè)備屬敏感設(shè)備，易受其它用電設(shè)備干擾。因此，對于該類用電設(shè)備必須單設(shè)保險絲。

2) 一般重要件

包括發(fā)動機(jī)各類傳感器、各類報警信號燈和外部照明燈、前風(fēng)檔清洗裝置、喇叭等等。

該類電負(fù)荷同樣對于整車性能及安全至關(guān)重要，但該類電負(fù)荷對相互之間的干擾并不敏感，因此，對于該類電負(fù)荷可以根據(jù)情況相互組合，共同使用一個保險絲。

3) 普通件

包括汽車音響系統(tǒng)、電加熱座椅、雜物箱照明、電動后視鏡、電舉窗系統(tǒng)等等。

該類電負(fù)荷對于整車而言，重要性并不是很大。一般為增進(jìn)司乘人員的舒適性而加設(shè)的電氣設(shè)備。因此，對于該類電負(fù)荷可以根據(jù)情況相互組合，共同使用一個保險絲。

2 保險絲的共用選擇與負(fù)載的類型、電流有關(guān)

在共用保險絲前，需要確定負(fù)載的類型（電容/電感/電阻），只有負(fù)載類型相同的用電器，保險絲才能共用。

為了便于維修性，為了是設(shè)計更美，共用保險絲前需要詳細(xì)功能件之間是否有使用功能之間的聯(lián)系，建議只有當(dāng)功能件有聯(lián)系時，才共同保險絲。

單獨(dú)計算負(fù)載電流的大小。只有小電流（不超過1A）的才能共用，大電流一般單獨(dú)設(shè)置保險。

3 保險絲的共用選擇與負(fù)載的位置有關(guān)

在保險絲的選型過程中，共用保險絲的主要設(shè)計目的是為了降低成本，因此必須明確負(fù)載的整車位置，在共用保險絲的設(shè)計過程中，要避免導(dǎo)線繞的過長。

4 保險絲的共用原則17條經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1. 安全件最好使用單獨(dú)的保險絲。安全件既包含國標(biāo)定義的，還有主機(jī)廠自行定義的，如位置燈、示寬燈、近光燈等。需要為這樣的零件單獨(dú)配置熔斷絲。

2. 發(fā)動機(jī)ECU、ABS等對于整車性能及安全影響大，及其他易受其他用電設(shè)備干擾的電器件必須單設(shè)熔斷器；

3. 發(fā)動機(jī)傳感器、各類報警信號燈和外部照明燈，喇叭等電器件對整車性能及安全影響也較大，但該類電負(fù)荷對相互之間的干擾并不敏感，這類電器件可以根據(jù)實(shí)際情況相互組合，共同使用一個熔斷器；

4. 安全等級相同的電氣回路可使用同一保險絲，必須杜絕由于非重要回路導(dǎo)致保險絲斷掉，造成汽車無謂的熄火。

5. 安全件、非安全件不可共用熔斷絲。這是為了防止因非安全件回路短路導(dǎo)致熔斷絲熔斷， 造成安全件不可工作的不良后果。

6. 功率不大的非安全件可以共用熔斷絲。這在設(shè)計中非常常見，例如將2個遠(yuǎn)光燈共用一個熔斷絲等。

7. 不同時工作的負(fù)載可以共用熔斷絲。車輛上有些設(shè)備不會同時工作， 這時共用熔斷絲可以提高熔斷絲的利用率。

8. 沖擊負(fù)載要與安全等級高的控制器分開使用保險絲。

9. 沖擊負(fù)載與感性負(fù)載可用同一保險絲，不能與弱電流負(fù)載合用同一保險絲。

10. 對于為了增加舒適性而設(shè)置的普通電器件類的負(fù)載，可以根據(jù)實(shí)際情況，相互組合，共同使用一個熔斷器；

11. 熔斷器分為快熔和慢熔。慢熔保險主要用在感性負(fù)載的電路中，如電機(jī)電路；

12. 電阻型的負(fù)載和電感型的負(fù)載盡量避開使用同一個熔斷器；

13. 臟電流（感性和電容負(fù)載、PWM波形負(fù)載，大電流負(fù)載等）、大電流用電器使用單獨(dú)的保險，如鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇、車窗、除霜等；

14. 高低電流回路（電流差5A以上）不共用一個保險。

15. 在合并保險絲時，需要考慮功能件在整車的的安裝位置是否相同；

16. 在合并保險絲時，需要考慮功能件之間是否有使用功能之間的聯(lián)系；

17. 在合并保險絲時，需要考慮功能件的電源/通信信號是否一致。

18. 
    

5 保險絲選擇的相關(guān)測試驗(yàn)證

以上關(guān)于保險絲的選擇是理論部分的，任何設(shè)計都需要形成閉環(huán)，在保險絲選型設(shè)計完成后，必須要對設(shè)計進(jìn)行驗(yàn)證，尤其是全新開發(fā)的車型。對于保險絲的選型的設(shè)計驗(yàn)證主要有電路短路試驗(yàn)，過載試驗(yàn)。

5.1 短路測試

短路是指車載導(dǎo)線未經(jīng)過任何用電器或者負(fù)載直接搭鐵接通所形成的閉合回路。

導(dǎo)線導(dǎo)體為金屬銅所做，而銅的熔點(diǎn)在1000℃以上，但導(dǎo)線絕緣層一般為聚氯乙烯樹脂或者塑料等有機(jī)高聚物，其粘流態(tài)溫度一般為300℃左右。所以線路在短路瞬間，金屬導(dǎo)體一般不會有明顯變化，而導(dǎo)線絕緣層會被這瞬間的高溫所融化或者點(diǎn)燃冒白煙。

所以短路對于車輛是致命的， 進(jìn)行必要的短路測試是OEM制造商的責(zé)任。模擬支路短接到車架測試，支路之間的短路測試，負(fù)載內(nèi)部短路測試，以及間歇性支路短路到車架測試等，短路測試需重點(diǎn)監(jiān)測熔斷器的熔斷時間和導(dǎo)線絕緣層的溫升。

整車電路系統(tǒng)短路試驗(yàn)是在新車型開發(fā)過程中進(jìn)行的一項(xiàng)測試， 其目的就是查出電路中潛在的不安全因素， 同時為優(yōu)化電路系統(tǒng)提供支持。

短路測試有兩個作用，一個是為了檢驗(yàn)設(shè)計過程中的安全隱患，另一個是優(yōu)化線路設(shè)計，消除過設(shè)計，為線束的輕量化和降成本服務(wù)。

常見的短路測試電路圖如上圖，一般需要一套直流穩(wěn)壓電源，模擬汽車啟動后發(fā)電機(jī)發(fā)電，穩(wěn)壓電源即為發(fā)電機(jī)的輸出電壓，一般為14±0.2V。此外還需一套短路設(shè)備，比如示波器，斷路開關(guān)等。

5.2 過載測試

過載指在工作環(huán)境中流經(jīng)車載導(dǎo)線的電流過大產(chǎn)生大量焦耳熱，再熱傳遞給導(dǎo)線絕緣層引起絕緣層的溫度上升并超過了導(dǎo)線絕緣層的粘流態(tài)溫度極限的過程。

過載后一般情況下熔斷器是不會馬上熔斷的，在熔斷器熔斷之前的這段時間里導(dǎo)線絕緣層的溫升就很重要， 溫升過高導(dǎo)線絕緣層就會軟化、熱老化，從而影響導(dǎo)線壽命甚至引發(fā)火災(zāi)。

進(jìn)行如單路過載測試、多路過載測試、間歇性過載測試以及高溫過載測試等，是為了驗(yàn)證整車線束可能出現(xiàn)的過載情況下導(dǎo)線絕緣層的溫升是否在設(shè)計的范圍內(nèi)。

以上短路和過載測試的目的是驗(yàn)證新車型線束匹配設(shè)計是否合理、可靠和滿足整車需要，為預(yù)防和減少由車載線束設(shè)計不合理而引起的燒車事故。

6 保險絲選擇的參考資料

汽車電器相關(guān)文章，不一一列舉；Little fuse汽車產(chǎn)品手冊；太平洋精工保險絲選型資料；JASO D609—2001 ?汽車低壓電線電流容量；JASO D608—1992 ?汽車用耐熱低壓電纜；JASO D611—2009 ?汽車用低壓電線；QC/ T 420? 汽車用熔斷器。