汽车电气自燃影响因素浅谈

李仁明

（湖北省齐星汽车车身股份有限公司技术中心，湖北 随州 441300）

关于车辆自燃起火，是个沉重的话题。大到如奔驰、宝马等国际高档品牌汽车，小到普通家用电动自行车，我们经常能看到报道甚至自己亲眼见到不幸发生，有旧车也有新车。而现在车主买车辆自燃险的并不多。车辆一旦起火，若抢救及时轻则仅内饰、线束、电器件等局部烧损，损失不太大；重则看着车辆烧个精光、只留下车身金属空壳，损失巨大，无可奈何！下面谈谈汽车电气自燃的影响因素。

1 导线负载能力及过载

偶尔有人拿根导线问我，这根导线能承受多大的电流？他是想问多大电流能将这根电线烧断还是不超过多大电流时导线是安全的？刚开始这个问题很难回答，这要从它是长期工作还是短时间工作来看。下面我们从导线的负载能力开始说起。

同行推荐的汽车低压铜芯导线-适配电流参数都是经验值，有多种版本，表1是其中一种。电气设备要长时间工作时按实际载荷的60%选取导线、短时间工作的则按实际载荷的60%~100%选取。

这些版本都只是经验数据但未提供如标准等出处，一直将信将疑。偶然看到GB4706.1-2005 25.8规定的家用和类似用途电器铜芯导线允许长期工作的电流值 （表2）。

比较一下，发现2者参数稍有差别。0.75mm2及以下导线60%载流量经验电流值大于该标准值，1.0mm2导线60%载流量经验电流值比较接近该标准值，1.5mm2及以上导线60%载流量经验电流值符合该标准。汽车上的0.5mm2导线主要用作仪表信号、报警灯、CAN线等，工作电流很小。因此这个经验值是可信的。汽车上大量使用的是截面积6.0mm2以下的各种规格导线。

表1 汽车低压铜芯导线-适配电流参数［1］

表2 GB4706.1-2005第25.8条规定的电源软线导线的最小横截面积

一直想了解导线过载时的情况，但工厂没有试验条件。表3、表4是唐克等做的导线过载实验结果和实验观察到的现象［2］。

下面来简单计算一下1.0mm2、5m长铜导线在常温20℃时的理论短路电流，铜的导电系数ρ=0.0174Ω·mm。导线的电阻为：R=ρl/s=0.0174×5/1=0.087Ω。假设该导线一端直接接在蓄电池正极上，另一端搭铁，蓄电池电压为DC12V，则其短路电流为：

表3 不同截面铜导线在不同额定倍数电流下的最高温度 ℃

表4 导线在不同过载电流下的表象

根据表1，可知1.0mm2的额定电流 （载流量100%） 为19A，因此其理论短路电流为额定电流的138/19=7.26倍，根据表4此时导线会线芯裸露发亮红，一段时间后线芯熔断。

若在额定电气为DC24V的商用车上其短路电流约为额定电流14.52倍，则此时线芯瞬时熔断。

为什么选5m长呢？一般平头重型卡车驾驶室内熔断丝盒一般在副驾驶座椅前，该处到蓄电池的长度大致为5m左右。而很多卡车自燃时都是此熔断丝盒处燃烧最厉害。现在看看其他各种截面的导线情况，见表5。

因此理论上，不论在额定电压12V还是24V的车上，只要未串接熔断丝的5m长导线短路都会瞬间释放出大量热量，使线芯裸露、导线瞬间熔断，并殃及线束上相邻的其他导线。导线更短，熔断时间更短。

表5 5m长不同截面导线、不同电压下的理论短路电流

表6是赵艳红等做的过负载铜导线引燃特性的实验研究［3］，表7是李培祥等做的不同过负载铜导线绝缘层引燃情况［4］。

表6 过负载铜导线引燃布料实验结果

表7 不同过负载铜导线绝缘层引燃情况

从实验可以看出，导线过载后发展情况是：导线会逐步绝缘层冒烟，熔化，起明火，线芯裸露发红，引燃周围的可燃物。短路时导线会熔断。

从表5看到12V车上1.5mm2导线的理论短路电流是额定电流的8.63倍。从表3发现仅通过2.5倍的过载电流时导线温度即可达355℃，从表6也可看到此时导线不论平放在布料表面还是被包裹在布料内部都能引起布料阴燃。

虽然实际上短路时会因接触表面是否生锈、涂过油漆、脏污程度、接触压力大小、导线线芯是否氧化等不同会导致接触电阻不一样，使短路时电流会小于理论值，但是，此时电流一定是某一倍数的过负载电流，大多数完全能将车上的手套、棉被、衣物、卧铺垫、内饰等可燃物引燃。从表6还可看到导线被包裹在布料内部后散热差，温度会比单根平放在布料表面的高很多。因此，线束内的导线过载或短路会比单根导线发生时的温度高多了，会对周围的导线产生很大的伤害。若是短路，导线瞬间会熔断，但是短路熔断前瞬间释放的大量热量会将周围相邻导线绝缘层损坏。若相邻导线为电源线或搭铁线，会引起连锁短路等反应，使情况异常复杂，引起火灾的可能性很大。

即使是0.5mm2导线短路时间稍长也有引起火灾的可能。

因此，汽车上的所有线路都需要串接熔断丝就显得非常重要。实际上车上并不是所有线路都经过了熔断丝。下面来谈谈熔断丝。

2 熔断器

根据《QC/T420-2004汽车用熔断器》标准，汽车上最常用的片式熔断器ATS （图1）、ATN （图2） 等的熔断特性见表8。可看出，这些快熔熔断器在通过1.1倍的额定电流时熔断器可长期工作；在通过1.35倍的额定电流时，熔断器最快0.75s就会熔断，最长熔断时间不会超过1800s （30min），这就是过载保护；超过2倍以上的额定电流时，熔断器会立即熔断。过载越多，熔断时间越短，即起到短路保护作用。

图1 ATS快熔熔断器

图2 ATN快熔熔断器

表8 汽车上常用片式熔断器熔断特性

在前面分析导线过载时若导线上未串接熔断丝，发热会导致绝缘层损坏、线芯裸露、熔断等故障。但1.5mm2的导线若加了熔断丝 （根据表1，100%载流量为24A，选20A的熔断丝），在通过1.5倍的过载电流 （36A） 若无熔断丝时的最高平衡温度为109℃。而20A熔断丝在通过1.35倍的额定电流时（27A） 最长半小时熔断丝就熔断了。因此，导线温度不可能达到109℃，不会出现导线绝缘层损坏、线芯裸露现象，更不会出现导线短路熔断了。

实际中，有些用户买车后在车上加装行驶记录仪或其他电子产品时，有些不专业的人在增加的导线上未串接熔断丝，导线直接接在总电源线或总熔断丝上；或将导线缠在一个熔断片的一个脚上 （图3），看似接了一个熔断片，若熔断片方向插反了，熔断片缠导线的那个脚直接插在了电源端，那就实际上还是没经过熔断片；或有些用户在熔断片爆了后应急用铁丝代替，而事后又忘了换回；有些车型，总熔断丝在驾驶室上，起动机B+或蓄电池正极到驾驶室总熔断丝间的总电源线没有总熔断丝等这些都是事故隐患。为了安全，汽车上的除搭铁线外的所有线路都需要经过熔断丝。那导线该如何选配熔断丝呢？

图3 导线缠在熔断片一脚上

一般设计时是根据负载的额定工作电流来选合适的导线和熔断丝。电阻性负载熔断丝值通常是用电器额定负载的1.3倍左右，电感性负载为2.5~3倍。这样既保证了用电器的正常工作，又有效地保护了导线。

同行推荐的熔断丝与导线线径的匹配参数 （QBV导线）［5］见表9。

表9 熔断丝与导线线径的匹配参数 （QBV导线）

类似介绍，也只知道应用，未说明匹配原因。现在将表1导线载流量100%加进去，见表10。

表10 推荐的熔断丝与导线线径的匹配参数（QBV导线）意义

可看出：选用的熔断丝容量均为最接近、但小于导线额定电流 （载流量100%） 的现有熔断片规格值。这就是该经验值的意义，在导线的负载达到载流量100%前，先熔断熔断丝，对导线进行保护！选用原则为：电气负载<熔断丝的容量<导线额定工作电流。

汽车上除了快熔熔断丝外，还有各种慢熔熔断丝，图4为ANG平板式慢熔熔断丝，它的熔断特性见表11，不同品种参数稍有差异。通过2.5倍额定电流的熔断时间在60s内，熔断时间比快熔熔断丝稍长，可抵抗开关机时的浪涌电流冲击而不熔断，从而保证设备能正常工作。可见两种熔断丝保护作用都不差。因一旦电路出现故障，过电流不会自行消失，无论何种熔断丝都会熔断，都能起保护作用。除总熔断丝和部分感性负载一般采用慢熔熔断丝外，其他的电气设备大都采用普通片式快熔熔断丝。因此，只要线路上都串接有合适的熔断丝，基本上不会出现短路烧线事故，大大降低了车辆电气自燃的可能性。

图4 ANG慢速熔断丝

表11 汽车上常用慢熔熔断丝熔断特性

但是选择熔断丝容量要合适。我曾经有过因熔断丝容量选择不合适而将熔断丝座熔化的经历。当时负载为4个75W前照灯，线路熔断丝为15A，线路电流为4×75/24=12.5A。后来服务反馈该熔断丝座烧熔了。经现场分析、查看后将熔断片从15A换成20A问题就解决了。原因为该车工作在广东地区夏天温度较高，工作时15A熔断片熔丝的温度较高接近熔断温度，熔丝的高温通过熔断片插脚传到熔断丝座上将座熔化了。20A熔断片的熔丝阻值较小发热量小，在此负载下的温度低就没事。因此合理选择熔断丝非常关键。

汽车上电气、线路之间的连接主要通过插接件。若插接件接触不好也是会发热的，下面来简单谈一下插接件。

3 插接件

我们先说说汽车插接件端子。常用的端子的推荐承载能力为：1系列10A左右、2.2或3系列20A左右、4.8系列30A左右、6.3系列45A左右、7.8或9.5系列60A左右［6］。这也是经验值，而且端子材料不同，该数值还有差异。不同材料插接件塑料护套长期工作的承受温度也不一样。如ABS护套其最高工作温度为80~85℃，而尼龙护套最高工作温度可达130℃左右。需要根据负载的大小选择合适的端子系列及不同材料的插接件护套。线束和电器件两端的公、母护套和端子尽量采用同一家公司生产的产品，这样配合性更好，接触电阻更小，发热量更小。同时线束要尽量固定牢靠，插接件尽量不允许晃动。插接件经多次拔插、车辆振动、插接件晃动后会使端子接触电阻变大，工作时该处发热量大大增加，严重时会使插接件发热变形甚至引起火灾。图5为端子接触不良后导致插接件发热变形的照片。

图5 端子接触不良导致插接件发热变形

4 电器件起火

我曾见过点烟器品质不合格，按下点烟器，点烟器头烧红后不是自动弹起复位而是向炮弹一样弹起飞出；线路设计不合理导致开关印刷电路板过载起火；闪光器品质不合格导致闪光器起火等案例。电器件本身品质不好或线路设计得不合理使电器件发生起火，若未注意或车上无人时就可能引燃内饰件引起火灾。

5 线束与金属摩擦

线束在车身、车架上要捆扎好，线束固定点间距不大于300mm；所有线束插接件在20~50mm之内要牢固固定，根据实际情况无法固定不允许出现与周边件干涉；线束过金属孔必须要有能牢固固定在金属孔上的橡胶护套，绝对不允许线束与金属支架摩擦。因导线与金属支架长期摩擦，使绝缘层磨损破皮后铜丝短路，引起火灾的事故占比不少。

6 内饰材料阻燃并不是不燃

根据GB 8410-2006汽车内饰材料的燃烧特性，汽车内饰材料的燃烧特性必须满足燃烧速度不大于100mm/min的技术要求。因此标准规定的是燃烧速度不能过快而不是不燃，起火后能给驾乘人员留下更多的逃生或抢救时间。实际上，现在汽车的内饰材料应都能满足标准要求。在火势初起，若及时发现并灭火，火能被扑灭。但一旦火势漫延后，风助火威，汽车上的火焰燃烧速度非常快。我见过车辆着火的视频，防火力量不够根本难以扑灭，或等扑灭时车身已成了个铁壳。

7 总结

以上都是影响汽车自燃起火的因素。当然，引起汽车起火的原因还有很多，如抽烟烟头乱扔导致起火、车内点蚊香不慎导致起火、运动件过热接触可燃物导致起火、油管破损滴漏在排气管等高温部件上导致起火、车辆维修时部件未复原到位甚至有极个别人故意纵火等。车辆起火大部分发生在发动机舱或驾驶室内仪表工作台附近。目前很多汽车上都没带灭火器，或仅配置1L的小灭火器，在火灾初期可能有用，但火势稍大就不起作用了。配置合适容量的灭火器也很重要!

现在官方火灾专业鉴定机构一般是当地公安消防部门。但因汽车厂家多、车型多、线路复杂和多种多样，一般的消防人员不具备分析汽车起火的专业知识，进行汽车火灾分析需要厂家技术人员的高度配合。因此汽车一旦起火故障原因往往难查找、难分析，车主很难得到车辆起火的真相。车辆起火会对车主造成人身安全和很大的经济损失。

再次提醒：车辆不能随便进行电气改装、加装电子产品！加装要请专业电工在搞清原车电气原理后再合理进行，同时加装电源线一定要经过合适的熔断丝，加装的线路一定要固定牢靠，防止留下引起原车局部线路过载、短路的隐患！