随着新能源汽车市场的蓬勃发展，2025年保险丝行业技术迎来关键发展期，在动力电池领域，保险丝的设计与性能优化成为保障电池安全稳定运行的核心要素。动力电池挠性采集板作为新能源汽车电池模块的重要组成部分，其内部保险丝的性能直接关系到电池的安全性和可靠性。为满足行业对电池模组安全性提升和成本降低的需求，深入研究动力电池挠性采集板中保险丝的设计至关重要。

  一、保险丝温升和熔断原理剖析

  《2025-2030年中国保险丝行业项目调研及市场前景预测评估报告》指出，当动力电池挠性采集板中的保险丝通电后，其运行状态与电流大小紧密相关。若电流足够大，保险丝产生的热量会超过散热量，导致温度快速升高;当温度达到金属熔点时，保险丝熔断;若电流较小，产热和散热最终会达到平衡，保险丝维持在特定温度。可见，保险丝熔断时间受加载电流、金属保险丝截面、材料属性和散热参数影响，与保险丝长度无关。

  二、不同类型保险丝熔断仿真计算

  为明确不同工况下保险丝设计与熔断条件的关系，基于常规动力电池 FPC 叠构和多种熔断要求，对不同设计、尺寸和材料的保险丝进行熔断仿真计算，同时将温度对铜或铝电导率的影响纳入软件计算。

  (一)蛇型保险丝熔断仿真

  铜基材蛇型保险丝是常见设计方案，本研究设计了3种线宽，分别为\(Case 1=160\ \mu m\)、\(Case2=180\ \mu m\)和\(Case3=200\ \mu m\)，线路线宽固定为\(250\ \mu m\)，铜厚\(35\ \mu m\)，并模拟线路两侧影响。设定熔断条件为\(5\ A/1\ s\)内不熔断，\(10\ A/1\ s\)内熔断，在仿真模型中加载\(5\ A\)和\(10\ A\)电流。结果显示，当电流为\(5\ A\)，保险丝温度达\(1360\ K\)(铜的熔断温度)时，3 种方案熔断时间分别为\(1.20\ s\)、\(1.76\ s\)和\(2.50\ s\);电流为\(10\ A\)时，熔断时间分别为\(0.10\ s\)、\(0.14\ s\)和\(0.18\ s\)，且熔断位置在保险丝中间。

  (二)城墙型保险丝熔断仿真

  针对\(8\ A/1\ s\)内不熔断，\(15\ A/1\ s\)内熔断的要求，设计铜基材城墙型保险丝，有 3 种线宽设计，\(Case1: Fuse\ LW1 =300\ \mu m / LW 2=600\ \mu m\)，\(Case2:Fuse\ LW1=350\ \mu m / LW 2=600\ \mu m\)，\(Case3:Fuse\ LW 1=350\ \mu m / LW 2=800\ \mu m\)，铜厚\(35\ \mu m\)，同样模拟线路两侧影响，加载\(8\ A\)和\(15\ A\)电流。电流为\(8\ A\)时，3 种方案熔断时间分别为\(1.55\ s\)、\(1.80\ s\)和\(2.87\ s\)，其中\(Case3\)接近热平衡，实际测试有不熔断风险;电流为\(15\ A\)时，熔断时间分别为\(0.23\ s\)、\(0.24\ s\)和\(0.30\ s\)，且熔断时中间区域温度最高。

  (三)直线型铝基材保险丝熔断仿真

  基于模组轻量化和低成本需求，研究铝基材直线型保险丝，设计 3 种线宽，分别为\(Case1= 100\ \mu m\)、\(Case 2=150\ \mu m\)和\(Case3=200\ \mu m\)，线路线宽固定为\(800\ \mu m\)，铝厚\(100\ \mu m\)，考虑蚀刻因子调整结构为梯形截面，加载\(8\ A\)和\(10\ A\)电流。铝的熔断温度为\(933\ K\)，当电流为\(8\ A\)，温度达\(933\ K\)时，3 种方案熔断时间分别为\(0.09\ s\)、\(0.29\ s\)和\(0.84\ s\);电流为\(10\ A\)时，熔断时间分别为\(0.05\ s\)、\(0.14\ s\)和\(0.35\ s\)，熔断时中部区域温度最高。

  三、保险丝熔断实验验证与结果分析

  为验证仿真数据准确性，对上述 3 种保险丝进行实际熔断测试。先加工样品，用激光显微镜测量线宽和厚度，选取10个接近设计值的样品测试。采用直流稳压电流源通入直流电，调节电流加载，用熔断计时器记录时间并取均值。

  测试结果表明，在瞬间熔断工况下，熔断仿真结果与实测结果吻合;在长时间熔断工况下，二者存在偏差，主要是因为保险丝出现鼓包现象，而仿真无法准确模拟。基于此建立的动力电池 FPCB 采集板内保险丝熔断数据库，能够有效评估保险丝设计是否符合熔断条件。

  四、总结

  本研究围绕动力电池挠性采集板中保险丝展开，从熔断原理出发，对不同设计方案、线宽和熔断条件的保险丝进行仿真研究，并通过实验验证。研究明确了保险丝熔断时间的影响因素，不同类型保险丝在不同工况下的熔断特性，以及仿真与实测结果的关系。所提出的熔断仿真方法和建立的熔断数据库，能够为动力电池 FPCB 采集板中保险丝的设计提供可靠指导，助力提升动力电池模组的安全性和可靠性，推动2025年保险丝行业技术在新能源汽车领域的进一步发展 。