1 概述

近年，汽車火災已成為不容忽視的問題，逐漸受到社會的關注。據我國公安部消防局統計[1,2]汽車火災的的首要原因是電氣故障，占總數的4l%.美國汽車火災起火物分類統計：汽車火災的起火物主要是絕緣電線、電纜，其導致的火災占總數的27%.

統計結果讓社會上越來越多的人關注線束在車輛燃燒中的起到的作用，線束的保險既然是保護導線的，那么為什么車輛燃燒中導線仍然是主要的燃燒介質？是保險質量問題，在燃燒時沒有起到應有的作用？是設計中產生了失誤？針對此類疑惑我從線束設計的角度來分析，保險的作用和其特有的失效模式。

2 保險的選擇原理

2.1 保險的工作原理。保險承載電流的能力取決于保險內部熔斷體承載電流時熱融化的能力，當電流通過熔斷體時，因熔斷體存在一定的電阻，所以熔斷體將會發熱且發熱量遵循這個公式：Q=0.24I2Rt （1）周圍環境溫度對保險的影響：保險絲的工作環境溫度對其熔斷特性也有一定的影響，工作環境溫度越低，保險的熔斷時間越長，載流能力越高；工作環境溫度越高，保險的熔斷時間越短，載流能力越低。

2.2 導線的電器特性。導線的組成：內部導體和外部絕緣介質。內部的導體一般有銅、鍍錫銅和鍍鎳銅三種，對于不同的導體，其單位長度的電阻也不相同。導線的額定電流就是指通過導線的電流能夠引起導線的電熱（1）中Q值小于Q特,并且滿足絕緣介質的耐熱性能。我們則認為其導線與電流的設定匹配合適。

3 保險保護導線的幾種失效模式分析

保險的選擇只會在電源回路中，并使用在正極側，而對于其他信號傳輸回路、負載回路、通訊回路等位置，都不設置保險。這并不是放棄了對其的保護，而是結合電流流動方向，電器電量分布，成本核算等原因綜合確定的；這也是行業內最常使用的控制方式。但是這種保護模式也就決定了，保險在線路保護中存在著特有的失效模式，以下通過案例介紹幾種常見的失效模式

3.1 幾種典型的非設計問題保險失效模式：案例一（圖 1）中負載 2的對地區域在與負載1的電源區域導線導體接觸后，會在30A 保險下形成一組回路直接通過負載 2 的接地點短路。這樣因為負載 2 的接地區域導線只有 0.5mm2, 其耐流及耐電熱能力最低，所以首先會熔斷燃燒，并會引發起絕緣層的燃燒。當燃燒區域導線熔斷的時候，電流切斷，外因中斷（前提是無外界物質輔助燃燒），燃燒由導體和絕緣介質的慣性持續進行一段時間后熄滅。燃燒區域的線束線徑越小，對比其短接電源的導線及保險的等級越大，燃燒區域的燃燒速度越快，引燃附近物質的可能性越高。

而保險是否熔斷取決于實際通過的電流，如果通過的電流高于保險負荷則熔斷，否則即使車輛起火，保險也不會熔斷。往往兩段導線的接觸是虛接，造成電阻高，熱量高，接觸點燃燒，而保險沒有熔斷。

案例二（圖1）中負載1的接地區域導線，如果在遠離接地點的位置磨損短路，以為其導線內部有電阻，短路點與接地點之間存在較大的電壓差：電壓差隨著負載電阻高低而呈現高低變化，電壓差也隨著短路點與接地點的長度與總接地線長度的比例的大小呈線性變化?！緢D1】

電壓差越大越會產生火花，容易點燃導線覆蓋物和周邊物件。因為此現象是負極線路故障，并未產生實質性大電流 ,正極處保險不能起到保護作用及熔斷。

案例三（圖 1）中負載長時間工作，沒有自我保護裝置，負載自身以及周邊環境溫度升高，通過接插件導體金屬的傳導，將熱量傳輸到導線或者相鄰零件上，這樣在溫度覆蓋范圍內的零件，根據其自身的耐溫條件呈現不同狀態。耐溫較低的甚至會造成燃燒。即使沒有燃燒，長期如此，導線也會呈現老化、變質的情況，降低導線的使用壽命甚至絕緣介質變質龜裂剝落，引發短路性起火。而此種情況不是電流產生的熱量，保險內沒有熱能變化，保險也就不會熔斷。

3.2 幾種設計問題引發的保險失效模式。案例一（圖 2）電器件端子選擇或插件匹配不合理或者接觸不良，造成接觸電阻變大，引起薄弱點局部積累熱量變大（公式1），當接觸電阻對比回路總電阻的比例越大時，該薄弱點的熱量積累越大，但是相反電流越小，熱量導致電器件或者線束燒毀，保險卻沒有熔斷。

案例二（圖2）在車輛上，不太可能為每個電器設備都單獨設立一個接地點，通常將很多接地回路壓接到一個接地點上，如圖所示，存在兩種常見的搭鐵方式，多線并壓接地和單線接地。因此會出現通過這個接地點的電流會比較大的現象?！緢D2】

其一：接觸不良。當這種接地點端子與車身間接觸不良時，會導致端子與車身鈑金間隙間形成大的電壓差，當電壓差較小時會導致電器設備不能正常工作，斷續工作；當電壓差較大時會產生電弧燒蝕接觸不良面，進而出現燒蝕線束接地端子現象。這種情況下，因燒蝕現象是瞬間或者間歇出現，且電流由多個 fuse輸出（保險1+保險2+保險3），所以在端子燒蝕后，保險不會熔斷。

其二：接地端子選擇不合適。在個別負載單獨工作時，接地電流較小，接地端子可以承受；當大部分負載同時工作時，接地電流較大，超過接地端子耐流極限，接點端子過載燒蝕。

這種情況，因端子負荷能力小于保險，保險也不會熔斷。

4 結論

雖然，我們一直強調，保險是保護線路的，但是保險在特殊情況下對導線的保護卻也不是絕對的。所謂的保險與導線的的保護關系，是通過電熱能聯系在一起的，是辨證的，相對的保護。希望此文可以給汽車起火原因分析、汽車保護回路設計提供一些借鑒。

參考文獻
[1]公安部消防局。中國火災統計年鑒（1998~2003）[M].北京：中國人事出版社，1998-2003.
[2]公安部消防局。中國消防年鑒（2004~2005）[M].北京：中國人事出版社，2004-2005.