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目前汽车电路存在的问题与对策

原创
2011-02-15  常熟老吴

    本文撰写于2005年夏天,原刊登在《汽车电器》2007年9期上,为了让更多的人读到该文,把其收入博客。

    摘要:针对目前汽车火灾频发的情况,分析认为汽车电路设计上存在的问题造成电路短路后无法切断,是引发
火灾的主要原因。 详细阐述电路短路的特点,短路保护的要求以及如何使电路具有短路保护功能,对防止电路因素
造成的火灾提出了具体改进措施。
关键词:汽车火灾、熔断器、短路保护、改进措施

  近年有关汽车火灾的报道频见诸媒体,汽车火灾的严重后果是车毁人亡,除了直接经济损失巨大外, 由此带来的交通堵塞等问题造成的损失更是难以计算,更遗憾的是当事人常常因“起火原因不明” 而投诉无门,汽车生产厂更是把责任一推了之,什么“使用不当 ”、“加装电器” 等借口都拿来做挡箭牌。
    汽车火灾发生率为何居高不下?笔者以对汽车电路深入的研究证明,汽车电路设计上存在的问题,才是导致这种结果的主要原因,汽车生产厂有着不可推卸的责任。


,  1. 电路短路后无法切断,引发汽车火灾


    从各地的汽车火灾报道来看,起火的汽车中各种类型、 各种档次的都有,甚至连奔驰、 宝马等世界名车也在其中。 一般往往认为老 旧车发生火灾的可能性要大一些, 但实际上新车起火的也不少,在苏州就发生过尚未上牌的全新高档轿车自燃烧毁的事故,中央电视台经济与法栏目, 曾对杭州一辆购买10个月的奥迪A6轿车起火后的赔偿过程作过报道。据消防部门得出的结论,汽车起火大多数是电路短路引起,笔者也曾处理过多起汽车火灾事故,除了1辆是油管破裂引起的以外, 其余都是电路上的因素造成的。
   目前对电路短路引发汽车火灾似乎已形成共识, 因此人们就把注意力集中到如何防止电路短路上来,诸如使用不当、 改装车辆、 加装电器、 线路老化、 电器故障、 检修不力等等, 凡是认为可能造成短路的原因,都被列为引发火灾的罪魁祸首。那么某些新车, 在正常使用的情况下, 也无缘无故地自燃了,又如何解释?对此消防部门也只好作出“起火原因不明” 的结论。
 事实上, 由于汽车上的电器设备越来越多,汽车电路错综复杂,遍布汽车的各个角落,线束又布置在导电的金属车体上, 而汽车本身是个“震动体”, 难免个别地方的线束因受震动摩擦而使导线绝缘层破损,也有个别车辆在装配过程中就有可能损伤了导线绝缘层, 使电路搭铁短路的机会大增,可以说汽车在10多年的使用期内要完全防止电路短路是难以做到的, 而且汽车的社会保有量非常巨大,造成短路的因素又很多, 因此无论人们下多大的功夫来防范, 总是防不胜防,电路短路还是不可避免。
    最好、 最有效的方法是在电路中串联熔断器等短路保护装置, 电路一旦发生短路故障,熔断器熔断, 切断电路, 电路不通电了,也就不会引起火灾了。
    那么现在的各种汽车都已设置了许多熔断器,为何还在频频发生火灾事故呢?除了一些非电路因素引起的火灾外, 电路上的原因主要是设计不合理:一是有些电路中未设置熔断器, 二是有些电路中熔断器位置设置不当,发生短路故障时, 熔断器不起作用,三是熔断器的熔断特性与所保护导线的截面积不匹配, 发生短路故障时,导线已烧毁, 熔断器却未熔断,还有是用户使用了伪劣熔断器, 发生短路故障时,伪劣熔断器根本不会熔断。
  电路设计上存在3个问题,再加上1个用户的问题, 结果造成发生短路故障时电路无法切断, 这才是引发火灾的真正原因,也就是说电路短路与火灾之间,还有一个是否能切断电路的条件, 决定着最终是否发生火灾,这是问题的实质所在。下面将进一步分析短路的特点及如何切断短路电路, 即如何进行短路保护。


 2. 电路短路的特点及保护


2.1 电路短路的特点
    电路顾名思义就是电流的通路,汽车上的电路是用导线(电线) 把电源(蓄电池)、 开关(控制装置)、 负载(各类灯、 电机等) 连接而成的闭合回路, 如图1所示。 在汽车上负极连线往往利用金属车体替代,一般是把电源负极与负载负极分别与金属车体连接, 习惯称为搭铁, 如图2所示。为了保证电路安全可靠地工作,连接导线必须根据负载的工作电流来选择适当的截面积,使导线在负载正常工作中不会过热,电压降不会超出允许值。另外

必须考虑到电路可能发生过载与短路故障,从而造成流过导线的电流成倍甚至数十倍地增加,如果在这种情况下不能及时切断电路,导线就会过热( 冒烟,直至起火。 因此电路中必须设置熔断器等保护装置, 万一当导线中的电流超过允许值时,串联在电路中的熔断器熔断,切断电路,导线中就没有过电流通过,也就不会过热,甚至起火了。

    那么电路中串联了熔断器是不是就能起到保护作用了呢?这就必须搞清楚过载与短路的不同之处。

    过载是指负载因某种原因(例如电机被异物卡住) 造成负载工作电流超过了额定值, 其特点是过载电流没有形成新的回路,在原有电路中流动,因此只要在电路中的任何位置串联熔断器,如图3所示,就能达到保护目的。因为过载电流总是通过熔断器的,熔断器只要按过载保护的要求选择,就能在允许时间内熔断,切断电路。

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    短路是指在电源与负载之间的电源线上的某点意外搭铁,电路在该搭铁点形成新的回路,电流不再通过负载,缩短了电流通路,故称之为短路,如图4所示。此时电路中流过的是短路电流,而不是负载电流,短路发生后, 甩掉了负载, 电路中的电阻急剧减小, 电流就成倍甚至数十倍地增加,必须马上切断电路,否则因电流热效应,很快使导线过热,轻则烧坏线束,重则起火烧车。
    短路的另一个特点是短路点的不确定性,这对于固定在电路某处的熔断器而言,短路点有可能发生在熔断器之后,即熔断器与负载之间的电路上,也有可能发生在熔断器之前,即电源与熔断器之间的电路上。如果短路点发生在熔断器之后,短路电流会通过熔断器, 使其熔断切断电路, 达到保护目的。 但如果短路点发生在熔断器之前,短路电流就不会通过熔断器,也就不会熔断,短路电路无法切断,其后果不言而喻, 此时此地熔断器起不到任何作用。
2.2   电路短路保护


    可见对短路而言,熔断器的保护范围是熔断器后面的电路,熔断器前面的电路不在保护之中, 因此为了使熔断器的保护范围达到最大,使电路上任何一点发生短路故障时都能起到保护作用,就必须把熔断器紧靠电源设置,如图5所示。这也说明过载与短路两种不同故障状态对熔断器的位置要求是不同的,凡是满足了短路保护的要求,过载保护也不成问题,反之只满足了过载保护的要求,不一定就能满足短路保护的要求,所以设计电路时,设置熔断器应以短路保护为目的。
    在此从短路保护的角度再来分析图3的保护效果。
    图3a熔断器设置在负载以后,即搭铁线上(奥迪100散热风扇电路就是这样的), 当电源与负载之间的电路上任何一点搭铁短路时,短路电流都不会通过熔断器,这样熔断器没有任何短路保护功能,只有过载保护功能,而对汽车电路而言,过载与短路故障的发生率,前者远小于后者,那么只有过载保护功能的熔断器,几乎形同虚设,没有多大作用,显然熔断器设置在搭铁线上是一个严重错误。
    图3b熔断器设置在负载前,开关后,短路保护的范围仅仅是熔断器与负载之间的一小段电路,电源至熔断器的大部分电路不在短路保护范围内,没有充分发挥熔断器的保护功能,其保护效果极差,实际应用中要避免这种情况。
    图3c熔断器设置在开关之前, 短路保护的范围扩大了许多,但还有电源至熔断器这一小段电路不在保护之中。
    实际的汽车电路大多也只能达到这个水平,因为熔断器是安装在配电板上的,出于检修方便,防水等考虑,配电板一般都布置在驾驶室内,而蓄电池不可能也安装在驾驶室内,这样使配电板上的熔断器无法紧靠电源设置。为了解决蓄电池与配电板之间的短路保护问题,20世纪80年代,日本、美国等汽车采用了易熔线作短路保护元件,易熔线不需要安装底座,可以直接连接在蓄电池的正极上,真正做到紧靠电源设置,如图6所示。这样无论何处发生短路故障,熔断器或者易熔线就能熔断,切断电路。由于易熔线的实际保护效果不是很好,后来逐渐被保护性能更好的JCASE、MAXI  型熔断器所代替,这就是目前常用的上下级熔断器配合保护方案。

    上述几种保护方案中,很明显图3a、图3b、是不符合短路保护要求的,图3c只能说基本符合短路保护的要求,真正符合短路保护要求的是图5、图6。

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3.  如何从短路保护的角度来选择熔断器


   为了保证熔断器在通过短路电流时能迅速熔断,以便及时切断电路,就要求一定规格的熔断器与一定规格的导线配合,使导线上产生的短路电流大于熔断器的熔断电流。如果导线上产生的短路电流小于熔断器的熔断电流,熔断器就不会熔断,导线却因流过短路电流而烧毁,这同样没有起到保护作用。
    为此,必须了解熔断器等保护装置的熔断特性,以及不同规格导线上短路电流的大小。


3.1  熔断器的熔断特性及易熔线标准


    下面是我国汽车行业标准QC/T420-1999《汽车熔断器》与QC/T220-1996《汽车用易熔线》的有关数据。
    片式熔断器、平板式熔断器的熔断特性见表1,在常温常湿条件下,易熔线的熔断时间应符合表2规定。

 
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    对易熔线而言,标准中给出了不同规格的易熔线与之匹配的导线规格,实际应用中照搬即可,但应注意导线截面可以加大,但不允许缩小,一般情况下1根易熔线连接1根导线,如果连接多根导线,那么易熔线应与最小规格的导线匹配。
    对片式熔断器而言,当负载电流为额定电流的200%时,熔断时间在5s以内,刚好与易熔线的熔断时间相同。实际上通过额定电流的200%,持续时间在5s以内,不会对导线造成损害,因此暂把负载电流为额定电流的200%,定为片式熔断器的熔断电流值。即短路电流等于或大于该值,就视为熔断器可以熔断,短路电流小于该值,就视为熔断器不会熔断。


3.2   熔断器及导线的选择与匹配


   短路电流的大小,取决于电源容量,电源电压,导线电阻等因素,导线电阻又受其截面与长度的影响。实际的短路电流大小,很难通过计算得出,因为有几个参数难以获得,如电源内阻、短路时实际的电源电压、搭铁点的接触电阻等, 因此只能通过估算来大致确定短路电流的大小。根据易熔线标准中规定,试验导线长度为8m, 因此在估算短路电流时,导线长度也以8m计,搭铁点接触电阻、电源内阻暂忽略不计,电源电压以蓄电池标称电压为准,这样根据下式估算出的不同规格导线上的短路电流及相关数据列于表3

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    负载最大持续电流或额定电流决定导线规格与熔断器规格大小,某一规格导线允许通过的安全电流,国外相关标准中都有规定,由于我国汽车行业还没有这个标准,因此表3中的相关数据来自参考文献[3]中熔断丝安全值典型数据。 一般情况下熔断器都按过载保护的要求选择,熔断器规格=负载最大持续电流x1.25,这样选择的熔断器,其熔断电流都小于短路电流,发生短路故障时都能迅速熔断。按短路电流选择的熔断器规格也就是其对应的导线规格可选用的最大规格的熔断器,如0.35mm的导线,可选用的最大规格熔断器为15A,发生短路故障时,依然能在5s内熔断,但若选用15A以上的熔断器,短路时就不会熔断。 实际选择的熔断器规格, 应在“按过载选择”与“按短路选择”这个范围内。
    以上是1个熔断器连接1根导线时的情况,实际应用中有时会几根导线共用1个熔断器,如图7a所示,规格为2.5mm的干线后面连接3条支线,规格分别为0.5mm、1mm、1.5mm,负载电流分别为5A、8A、11A,总电流为24A,在干线上设置一个30A的熔断器,同时保护3条支线。从表面上看,无论是导线的选择,还是熔断器的选择都是符合要求的,但只要检验一下各支线上的短路电流是否都能使熔断器熔断,就会发现问题。
    据表3,0.5mm导线上的短路电流为44A,小于30A熔断器的熔断电流60A,也即当该导线发生短路故障时,30A的熔断器不会熔断,起不到保护作用。实际上44A的短路电流只稍大于30A的135%,参照片式熔断器的熔断特性,其熔断时间在0.7s-30min之间,假如最大熔断时间为20min,那么在这20min时间内,0.5mm的导线将通过44A
电流,比其允许通过的电流大了7倍,在熔断器熔断之前, 该导线早已过热烧毁,可见30A的熔断器保护不了0.5mm的导线。0.5mm的导线与20A的熔断器匹配是可以的,但3条支线的总电流已达24A,显然不能把30A的熔断器换成20A的熔断器。但可以在0.5mm的导线上再设一个7.5A的熔断器,如图7b所示,剩下2条支线上的短路电流都大于30A熔断器的熔断电流,就没有必要再增设熔断器了。如果不增设7.5A的熔断器,就应该把0.5mm的导线换成1mm的导线。

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    总之当1个熔断器后面连接多根导线时,必须让每根导线上的短路电流都达到或超过熔断器的熔断电流,否则就要在支线上再设熔断器或者增加支线的截面积,而且支线熔断器要设置在干线与支线的交界处,也即大小规格导线的交界处,支线上有开关的,还应把熔断器设置在开关的前面,如果设置在开关后面,熔断器前面这段比干线规格小的支线就无法保护。
    从这里也可发现,当1个熔断器后面连接多根不同规格的导线时,它的保护范围已不是其后面所有的电路,而是短路电流达到其熔断电流的电路。


3.3   电路要达到短路保护的目的必须具备的条件


    分析至此得出的结论是:如要达到短路保护之目的,必须具备以下3个条件。
a.  熔断器紧靠电源设置。
b.  电路中的短路电流等于或大于熔断器的熔断电流。
c.  采用上下级熔断器时,上级熔断器紧靠电源设置,下级熔断器设置在大小规格导线的交界处。


4.  目前汽车电路存在的问题


    现在结合实际的汽车电路来分析是否达到了短路保护的要求。


4.1  一汽大众捷达轿车电路分析


 图8是一汽大众捷达轿车的全车供电系统图,其中熔断器S23-S28安装在蓄电池盖上,真正做到了紧靠电源设置,其余的熔断器安装在左侧仪表板下的中央配电板上,表面上看由于已采用上、下级熔断器,似乎已万无一失。

图8

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    在此先分析总熔断器S24的保护范围,S24是110A的平板熔断器,从平板熔断器的熔断特性可知,当负载电流为额定电流的200%时,熔断时间不大于30s,如果要使110A的平板熔断器在5s内熔断,通过电流大约要达到330A以上,因此把330A暂定为S24的熔断电流值。据表3,4mm导线上的短路电流为352A,刚刚超过S24的熔断电流,也就是说S24只能保护4mm及以上规格的导线。那么保护范围就是S24到中央配电板,再到点火开关。对其它电路而言,由于导线都小于4mm,熔断器S24是不起保护作用的,可视为没有这个总熔断器。
    这样对点火线圈、喷油器、发动机ECU(62号脚)、危险报警灯来说, 电路中是没有熔断器的。点火线圈与喷油器位于发动机舱中,工作环境最为恶劣,是最容易发生短路故障的地方,但不知何故?处于如此危险地带的电路中竟然没有熔断器保护。此外S1、S2、S3、S7、S8、S11、S12这7个熔断器设置在开关后面,是不符合短路保护要求的,严格来说15号线上的5个熔断器S13-S17也是不符合短路保护要求的,因为它们都位于点火开关D以后,其结果是造成点火开关D的出线、车灯开关E1、变光开关E4、驻车灯开关E19的进出线,没有短路保护功能。
    符合短路保护要求的熔断器是直接连接在30号线上的S18-S28,由于减荷继电器J59、雾灯继电器J5与熔断器一起安装在中央配电板上,因此把熔断器S4、S5、S6、S9、S10视为直接连接在30号线上,也是符合短路保护要求的。
    这样差不多有近一半的熔断器设置位置不符合短路保护的要求,而且还有一部分电路中连熔断器都没有。
   与此类似的还有上海大众的桑塔纳轿车,稍为不同的是桑塔纳轿车的危险报警灯电路中有熔断器,但仪表灯电路中没有熔断器。
    需说明的是110A的总熔断器是2000年才开始装用的,以前的大众汽车是没有的。
    但不可思议的是2000年才上市的帕萨特B5与奥迪A6轿车,都没有总熔断器,其电路结构与捷达大同小异,改进的地方是在点火线圈、喷油器等电路中增设了熔断器,但对奥迪A6来说,却有更多的电路中没有熔断器,主要是各种控制单元,如:助力转向调节装置控制单元,安全气囊控制单元,自动变速器控制单元,前照灯清洗装置控制单元等。汽大众的观点是控制单元本身有过载与短路保护功能,所以电路中不必设置熔断器,也就是说控制单
元已兼有熔断器的功能,那么根据熔断器必须紧靠电源设置的要求,控制单元也必须紧靠蓄电池安装,才能发挥它的保护功能,但实际上控制单元没有也不可能紧靠蓄电池安装,这样在电源与控制单元之间的电路上就没有短路保护功能。
    由于所有大众汽车的电路结构是相似的,因此捷达车上存在的问题,在其它大众汽车上也或多或少地存在,即使像新车型宝来、波罗那样既设有总熔断器,其它诸如点火线圈、控制单元等电路中也都设置了熔断器,但因大众汽车电路结构上的原因,其点火开关的出线、车灯开关、变光开关、驻车灯开关的进出线,依然没有短路保护功
能。这就是大众汽车的现状,因此波罗轿车也发生自燃,就不足为怪了


4.2  神龙富康汽车电路分析


    再来分析一下神龙富康汽车的电路,图9是该车的供电系统图,其前照灯、车速传感器、汽油泵、点火线圈、氧传感器、喷油器、发动机ECU等,这些电路中都没有熔断器,也就是说位于发动机舱中的所有用电设备除了喇叭外,电路中都没有熔断器。而熔断器F2、F3、F4、F7、F9、F11、F12、F13都设置在开关后面,不符合短路保护要求,实际上真正符合短路保护要求的只有位于电源盒50中的3个熔断器。富康汽车电路上存在如此多的低级错误让人匪夷所思,可见富康汽车电路上存在的问题更多,安全隐患更大,后来的爱丽舍汽车虽然在前照灯电路及发动机电控系统电路中增加了熔断器,但熔断器设置位置不当的问题依然存在。

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4.3  各国汽车电路均存在安全隐患


    不分析不知道,一分析真正是吓一跳,这些汽车上有近一半的熔断器设置不符合短路保护的要求,更为可怕的是还有不少电路中根本就没有熔断器。那么这些不具备短路保护功能的电路,万一发生短路故障,其后果不是烧坏线束,就是起火烧车,这就是造成目前汽车火灾频发的主要原因,也是某些“起火原因不明”汽车起火的原因。目前出租车的火灾发生率最高,因为出租车主要以桑塔纳、捷达、富康、夏利4种车型为主,而前3种是电路上存在问题最多的车型,夏利是易熔线匹配上有问题,其点火线圈、散热风扇电动机、收放机电路中未设熔断器。
    以上分析的还是引进国外“先进”技术的车型,国内还有许多其它车型,同样存在这些问题,特别是大客车(包括中巴)生产厂很多,电路形式五花八门,电路上的安全隐患更严重。现在的大客车都已柴油化,柴油不像汽油那样容易点燃,因此油路引起的火灾可能性已很小,但大客车的火灾事故却也经常见有报道,而且大客车的总量在各类汽车中是最小的,这说明大客车的火灾发生率也是相当高的,为此有些地方的公交车在后置发动机舱中安装了自动灭火装置,但这种方法只是起火后的补救措施而已。
    如果仅从电路安全性上看世界汽车,日韩、美国汽车较好,国产与欧洲汽车较差,日韩、美国汽车在上世纪80年代就普遍使用易熔线,而欧洲汽车没有使用易熔线的历史,现在虽然也采用了平板熔断器等作总熔断器,但由于对某些问题未吃透,依然存在不少安全隐患。国内的情况是处于模仿阶段,对不少问题还是知其然,不知其所以然。 这就是我们为何会时常所闻奥迪、 帕萨特、红旗汽车自燃的报道,甚至偶尔还有宝马、奔驰汽车自焚的消息。


5   如何改进使汽车电路满足短路保护的要求


    由于设计上的习惯性及设计理念的问题,设计者常常把短路看作是很大的过载,从而造成许多电路不具备短路保护功能,那么如何让这些电路达到短路保护的要求呢?可采取以下3项措施。
a.  凡是与电源连接的导线,也就是用电设备的各种电源线,都应设置熔断器。
b.  从紧靠电源设置的总熔断器开始,往后每当导线规格发生变化,原则上就应设置新的熔断器。
c.  在保持控制功能不变的情况下,改变电路结构形式,使熔断器的设置位置,选用规格满足短路保护的要求。
5.1   例1、 桑塔纳轿车雾灯电路的改进
    图10是桑塔纳轿车的雾灯电路,存在的问题是熔断器F6、F27位于雾灯开关E23后面,使E23的进出线都不在熔断器的保护范围内。改进方法1:是把2个熔断器合二为一,并移到E23的前面,如图10b所示,改进方法2:是把E23移到雾灯后面,如图10c所示,这样都能使短路保护范围扩大。因减荷继电器J59、雾灯继电器J5、熔断器F6、F27都安装在中央配电板上,视为一体,所以熔断器F6、F27没有必要移到J59的前面。

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5.2  例2:大众汽车点火电路的改进
  由于大众汽车电路结构上的原因,熔断器设置在点火开关后面,使点火开关与熔断器之间的导线没有短路保护功能,因此有必要在点火开关的电源线上再设熔断器。以捷达轿车为例,其点火开关出线中最小规格的导线为0.5mm,可选用的最大规格的熔断器为20A,但由于点火开关总的负载电流在50A左右,显然在电源线上设置20A的熔断器是不行的。
   改进方法1:是把点火开关的负载电流降至20A以下,增加1个起动继电器与1个前照灯继电器,把这2个大负载分流,把喇叭继电器的电源线从15号线改接到30号线上,把点火线圈的电源线接到油泵继电器上,这样点火开关上的持续负载只有仪表部分,其余的转向灯、倒车灯等都是断续负载,用1个20A的熔断器足够胜任。
    改进方法2:是把点火开关一分为二,把灯光负载与其它负载分开,分别设置1个20A和1个30A的熔断器,如图11所示。
    这2种方法都能在保持原有控制功能不变的情况下,满足短路保护的要求。其实只要吃透电路的原有控制功能,然后根据短路保护的要求来设计电路,控制功能与短路保护之间并不矛盾,把所有电路设计得既满足控制功能的要求,又满足短路保护的要求是完全可以的。
    以上只例举了2种改进方法,实际上在保持原有控制功能不变的情况下,可以设计出许多种电路形式,甚至可以做到在既不增加继电器,也不把点火开关一分为二的情况下,设计出能满足短路保护要求的大众汽车新电路, 限于篇幅不一一赘述。


6.  如何防止汽车火灾


6.1   尽快制订相关标准


 目前汽车电路存在的这些问题,主要是设计方面造成的。造成这些问题的根源,除了设计者的认识误区外,主要是没有相应的标准、设计规范可依,例如我国虽然有《公路车辆用低压电缆(电线)》标准,却没有相应的选用规范,即多大电流允许采用多大截面的导线。目前国内基本上都是借鉴国外的设计实例来设计新电路或干脆全盘照搬外国方案,但无数事实已证明,外国技术不是什么都是先进的,对其落后的技术完全可以用我们自己的技术替而代之, 因此我们应该从实际出发,制订自己的标准及设计规范,明确提出汽车电路必须达到的各项要求。


6.2  把汽车电路短路保护特性列入强制检测项目


    国家对汽车产品有许多强制检测项目,牵扯到电器上的都是灯光信号方面的安全性要求,对电路设计上是否存在安全隐患?发生短路故障时线束会不会起火?却不在检测项目中。另外虽然有《汽车用熔断器》、《汽车用易熔线》与《汽车用低压电线束技术条件》3种行业标准,但这些标准主要是针对产品本身品质要求制订的,在做型式试验时也是独立进行的,无法反映出两者在实际的线束上结合后,其短路保护特性是否满足要求,因此,从电路短路故障发生时的突然性,目前因电路短路故障引起的火灾频繁度及造成的严重后果来看,很有必要或者说必须增加这些检测项目,当然前题是要有《汽车电路设计规范》或《汽车电路短路保护特性要求及试验方法》等相关标准。
    具体实施时,凡是新车型投产,生产厂必须向国家检测部门提供整车带熔断器等相关部件的线束总成,整车供电系统图及与线束一致的电路图,图中必须注明导线的规格。检测部门据此对照相关标准来审查是否存在安全隐患?对一些关键部位及怀疑有问题的地方可做短路试验,观察熔断器是否熔断,导线是否过热、冒烟、起火,然后对照相关标准,来确定是否合格。

   合格的电路,应该在线束的任何部位做短路试验,相关熔断器都会在5s内熔断,导线不会过热,更不会冒烟、起火,只有做到了这一步,才能从源头上堵截电路短路故障引起的火灾,这项工作对汽车生产厂而言,除了增加一点微不足道的检测费外,不会增加成本,只要电路设计者考虑周到一点,就能轻而易举地达到要求,这样无论对厂家还是用户,都是有百利而无一弊。


6.3   淘汰易熔线,采用大规格慢熔熔断器
6.3.1  易熔线的缺点
  易熔线虽然有安装方便不需要专用插座,可以最接近电源设置等优点,但其缺陷也不少。

  a.  需用不同熔点材料制造
  同一规格即同一截面的易熔线有50mm、100mm、150mm  3种长度,根据欧姆定律,同一截面不同长度的导体,电阻是不同的,那么其熔断特性也是不同的,如果要使其熔断特性相同,必定要用不同熔点的材料制造。如果做不到这一点,同一规格的易熔线就有不同的熔断特性,这给用户选用带来不便,如果选用不当,易熔线就形同虚设,起不到应有的保护作用。
    b.  不可互换
    由于同一规格的易熔线有不同的长度,实际应用中就带来互换性差的问题,此外标准中没有规定易熔线接线端子的形式,造成不同厂家的产品接线端子也不同,更不可互换。因此每当易熔线熔断后,不少用户干脆用一截普通导线代替,当然其中有不知易熔线是何物、起什么作用的外行,但更多的是一时找不到相同的易熔线,而采取了应急措施,这样的后果是当再次发生短路故障时,不是烧坏线束,就是起火烧车了。
  实践证明易熔线的保护效果不是很好,如果不能改进这些缺陷,就只能淘汰。
6.3.2  JCASE型熔断器的优点
 目前已有比易熔线、平板熔断器性能更优越的JCASE型等熔断器产品,非常适合用于大电流电路及总
电源线的短路保护,其优点主要有以下几方面。

a.  选用方便

    用额定电流作为规格参数,并在外壳上标明,还用不同颜色区分不同规格,选用方法与片式熔断器基本相同,
b.  安装检修方便

   根据规格大小、安装方式分为直插式与螺钉固定式,兼顾了方便性与可靠性,其外壳上盖是透明的,是否熔断一目了然。
c.  具有慢熔特性

    慢熔特性是指在相同过载电流倍数下,比片式熔断器的熔断时间要长一些,熔断特性与平板熔断器接近,由于大规格熔断器在电路中是作为上一级熔断器使用,一般在其下级还设置有小规格片式熔断器,为了保证在下一级熔断器的保护范围内发生短路故障时,只熔断下一级熔断器,而不会使上一级熔断器一同熔断,以防止故障面扩大,就要求上级熔断器的额定电流是下级熔断器的3倍以上,但有时受其它因素限制,上下级熔断器额定电流差值不大,或者即使达到了3倍的级差,也由于熔断特性的离散性,有时还是会出现上下级熔断器同时熔断的情况,而慢熔熔断器的慢熔特性,就很好地解决了这个问题,使上下级熔断器协调配合,分工明确,把故障控制在最小范围内


6.4  严格管理熔断器的生产及销售部门


    汽车用熔断器是一个不起眼的小配件,因此往往不会引起用户及质监部门的过多注意,但它的作用却事关生命财产的安全,有不少火灾事故都是使用了伪劣熔断器造成的,在笔者处理的多起火灾事故中,有三分之一是伪劣熔断器引起的。据笔者初步调查,不少汽配商店出售的都是无品牌、无厂家、无产地的三无伪劣熔断器,这些伪劣熔断器用户很难分辨其真伪,设计再完善的电路,如果用了伪劣熔断器,一切都将前功尽弃。
    因此,希望各地主管部门加强检查力度,坚决把伪劣熔断器清出市场,对生产企业要实行许可证制度,对出厂的熔断器要用小包装,必须提供执行标准、许可证号、合格证、 规格数量、厂名、地址、电话、出厂日期等信息。


7.  总结


    通过上述对汽车电路短路保护方面较为详细的分析,使原来较为模糊的问题变得清晰,电路短路虽然不可避免,但只要有完善的保护措施,火灾是可以避免的。汽车生产厂完全可以做到,实际上是应该做到,当短路故障发生时不让火灾发生,这是汽车生产厂应有的责任,也是一个合格汽车产品的基本要求之一。
    但目前的情况是令人担忧的,穿梭在大街小巷的汽车,电路上存在这么多安全隐患,犹如带着一个个定时炸弹,说不定何时会爆炸,这决不是笔者杞人忧天,更令人担忧的是,在无数汽车火灾面前,还有不少人死抱住“外国技术不会有问题”的观念来看问题,始终不去怀疑它,反而认为笔者的担心是多余的。

    笔者虽然对汽车电路短路问题作了比较深入的研究,找到了某些问题的根源所在,但还有诸如熔断电流值的确定是否太小?短路电流的计算是否太保守?相关标准如何制订等等问题,有待进一步研讨,为了汽车更安全,为了消除电路因素引起的火灾,希望更多的同行来参与研讨,提出您的质疑,发表您的高见,提供更多更好的改进措施。
参考文献:
[1] 吕勇   电路保护装置在昌河北斗星汽车上的应用    《汽车电器》.2001.6
[2]任凤文.  汽车电线束的设计(I) 《汽车电器》.  2003.4
[3]魏春源等译.  BOSCH  汽车电气与电子    北京理工大学出版社.2004
[4]王家青 .郭立志   捷达前卫轿车维修手册   辽宁科学技术出版社.2001
[5]神龙汽车有限公司   中国轿车丛书---富康    北京理工大学出版社  1998
[6] 席金波  贾青   一汽奥迪A6轿车维修手册   辽宁科学技术出版社   2001
[7]吴建刚   也谈爱车自燃谁惹的祸?《汽车维护与修理》 2003.1
[8]吴建刚   对桑塔纳轿车空调电路的改进  《汽车与配件》1997.20
http://www.tianya.cn/New/PublicForum/Content.asp?idWriter=1744000&Key=808292013&strItem=cars&idArticle=23589&flag=1

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