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博钺电子何旭斌:新能源汽车熔断器介绍

  • 2018-01-24 16:22
  • 来源:电动汽车资源网 李珊

摘要:新能源汽车熔断器指专用于EV/HEV高压配电的熔断器,它区别于传统的32V汽车电子配电熔断器,也有别于低压工业配电熔断器,是以上两者的交叉应用。

1月16日,由电动汽车资源网举办的2018首届中国(成都)新能源汽车高峰论坛在成都盛大开幕。在1月17日上午举行的第四届中国新能源汽车行业总工技术峰会上,东莞市博钺电子有限公司副总经理何旭斌以题目为《新能源汽车熔断器介绍》做了精彩演讲!

博钺电子何旭斌:新能源汽车熔断器介绍 

东莞市博钺电子有限公司副总经理何旭斌

以下为何旭斌演讲全文(略有删减):

熔断器结构

熔断器的结构相对比较简单,它最早开发出来是为了保护昂贵的设备。第一是保护某些昂贵的物件在电路故障的时候不受到损害,第二就是为了避免一些物件在电路故障的时候引起火灾。

博钺电子何旭斌:新能源汽车熔断器介绍 

熔断器是一个被动元器件,结构简单,一般包含如下部件:熔体、灭弧介质、管体、外部连接的端子。它有两个大优点,第一个是低成本,第二个是较易实现高可靠性,所以在新能源汽车当中,大家会统一选择熔断器作为保护介质。

新能源汽车熔断器

新能源汽车熔断器指专用于EV/HEV高压配电的熔断器,它区别于传统的32V汽车电子配电熔断器,也有别于低压工业配电熔断器,是以上两者的交叉应用。电流是个比较复杂的工况,目前来看,全球还没有标准的熔断器标准,原因是产业化走在前面,标准化走在后面。

熔断器关键参数

1) 额定电压

关于熔断器的关键参数,首先是额定电压,因为它是一个安全的参数。这个参数通常是500V跟700V,对应乘用车和大巴。此外,高压直流有别于交流工业配电,应避开选用交流熔断器。

2) 分断能力

短路与过载有什么区别?

IEC熔断器标准界定大于10倍额定电流的过电流称之为“短路”,小于10倍的称之为“过载”。在电动汽车发展初期的时候,人们在选用熔断器的时候往往会过多关注短路,即熔断器的最大熔断能力。但是实际上考虑到电动汽车是纯电池供电,而非工业配电的电网的持续供电的话,考虑到电池包的容量及SOC, 它的过电流是任意一个电流都有可能发生的(1500A-10000A)。这就需要熔断器在这个范围之内能够完好得把电流切断开。

举个例子,如波形所示,仅仅是4倍于额定电流的分断能力测试(400A fuse, 1.6kA分断电流), 由于电压的持续,电弧在若干秒后会重燃。

博钺电子何旭斌:新能源汽车熔断器介绍

博钺电子何旭斌:新能源汽车熔断器介绍 

另外,很多整车厂对烧熔断器可能存在误解,在任意过电流(浪涌, 过载, 短路等)的情况下,熔断器发生切断的情况,他们就叫“烧保险”,但这实际上是熔断器在发挥安全作用,切断故障电路的说法。而熔断器厂家所说的”保险丝烧了”, 一般就是指类似上面这种分断失败的情况。

3) 抗浪涌能力

整车厂或者各功能模块(DC-DC, 空调等)会从模块设计的角度怎么样去抑制浪涌的发生?或者怎样尽量避免抗浪涌对电路造成的损害?作为一种选择, 有些模块制造商会为20A工作电流的空调模块选择100A的快速熔断器(快熔)作保护, 以避免熔断器被频繁的启动浪涌电流冲击而断开.

作为熔断器厂家的我们就在考虑,从另外一个角度提高熔断器抗浪涌能力.参考下图:

博钺电子何旭斌:新能源汽车熔断器介绍 

这是一个时间-电流特性图, 横坐标是电流, 纵坐标是时间,电路设计工程师可以找到某一个电流上对应的熔断器熔断的时间.在这里可以看到,ASTM抗浪涌型的50A熔断器和快速熔断器的100A具有相同等级的抗浪涌能力,并且在这一条红线左边的区域提供比100A快熔更宽广的过载保护。

4) 可靠性

EV熔断器与低压工业配电熔断器的最大区别就是可靠性. 感谢丰田对混合动力汽车的深入研究和产业化,日本JASO也发布了混合动力熔断器的标准D622。这个标准虽然是针对450V低压的混合动力使用的条件,但是针对车规熔断器需要达到什么样的可靠性做了详实的规定. 这里罗列了主要的四大方面,即:环境性、震动性、电流循环以及冷热冲击,这个标准能帮助我们完善了更多的状况。

EV熔断器的额定电流选型计算

EV熔断器除了保证额定电压需大于系统工作电压和关注合适的尺寸之外, 主要的难点在额定电流的计算和选定。

博钺电子何旭斌:新能源汽车熔断器介绍 

在实际应用当中, 工况较为复杂, 难以用精确的模型来对熔断器载流进行定义(快充、加速、 爬坡等)。根据基本选型和内部控制策略(整车厂定义)来对熔断器的选择进行调整,至少需要考虑以下几个方面:

1) 是否能够有效保护;

2) 在实际应用中, 温升是否能够接受;

3) 实际工况评估是检验选型是否合适的唯一标准。

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