江苏快3

欢迎您进入德州市明锐机械江苏快3 在线留言| 联系我们
德州市明锐机械江苏快3

全国咨询热线

江苏快3187-6558-2960

当前位置:主页»新闻动态»江苏快3»

【高压电动泵】纯电动汽车高压熔断器选型分析

文章出处: 电动液压千斤顶 人气:发表时间:2018-06-21 14:16

摘要: 纯电动汽车的驱动部分及高压附件系统的电源均为动力电池电源, 为保护车辆及乘员安全, 相关动力电池电源回路均选用相应熔断器作为短路保护的措施。本文主要从熔断器寿命校核, 冲击电流对熔断器影响, 熔断器分断能力等方面, 阐述纯电动汽车直流高压熔断器的选型原则及验证方法。

纯电动汽车的动力电池电源电压多在200~400 V,除动力电池总熔断器外, 还存在汽车空调系统, 暖风系统, DC/DC系统(将动力电池电压转换为14 V,提供整车低压电源, 作用类同发电机) 等其他附件高压回路, 各回路均需串接直流高压熔断器做回路保护。,可以参考的资料,

现阶段, 陆续有EV专用汽车级熔断器推出,但选择面还是比较狭窄。国产直流熔断器的分断能力及保护特性均能够满足IEC (国际电工标准化机构) 或其他通用标准, 与相同用途的进口产品差别不大。但在相关ROHS (电子电器设备中限制使用某些有害成分的指令) 认证、极端条件测试、系列产品的自动化生产方面, 仍略有差距。

直流高压熔断器价格稍高, 需在能够有效保护各系统回路的同时, 禁止熔断器非正常熔断现象发生。本文将对直流高压熔断器的选型原则及验证方法做系统介绍。

1 常规高压系统方案介绍

在不考虑动力电池内部结构、充电系统、动力电池热管理系统的前提下, 一般纯电动汽车高压附件系统设计回路见图1。从图1可知, 动力电源主回路需要总熔断器1只, 其余分系统需单独设置熔断器。总体来看, 至少选用4~5只直流系列, 额定电压在400 V以上的熔断器, 才能满足车辆的基本功能需求。

纯电动汽车高压熔断器选型分析

 

图1 纯电动汽车高压附件系统设计回路

2 直流高压熔断器选型基本原则

直流高压熔断器选型原则主要是熔断器额定电压与额定电流的确认, 熔断器额定电压需大于动力电池最高电压, 额定电流(熔断丝容量) 的选择参考式(1)

纯电动汽车高压熔断器选型分析

 

(1)

式中: In———熔断器额定电流; Ir———保护回路的负载电流; K1———负载形式矫正系数; K2———温度矫正系数。

其中负载形式矫正系数K1主要根据负载特性,考虑功率变化、电流纹波、启动与关闭瞬间冲击电流等因素, 一般条件下, 平稳运行负载选择0.75,如果负载在工作过程中, 电流有较大波动, 建议K1选择0.6。

江苏快3 通常根据温度变化率可直接计算温度矫正系数K2, 或者根据熔断器使用的环境温度及熔断器温升曲线, 合理选择K2, 纯电动汽车无明显高温产生区域, 一般K2选择0。6。

在确认K2时, 也要充分考虑熔断器的自身功耗,即熔断器在通过不同电流时, 不同的温升效果。

3 寿命计算及验证

江苏快3 熔断器寿命计算参考熔断器负载电流波形及Ⅰ² t曲线,Ⅰ² t曲线的一般形式见图2 (以某品牌40 A直流高压熔断器为例)。

纯电动汽车高压熔断器选型分析

江苏快3 图2 某品牌40A 熔断器Ⅰ² t曲线图

根据图2, 从理论上来看, 当通过电流为熔断器额定电流50%时, 熔断器能够保证持续工作而不非正常熔断。实际负载波形通常不是平稳的线性负载,针对不同的负载曲线, 需根据式(2) 进行计算。

纯电动汽车高压熔断器选型分析

 

(2)

如果电流是周期性变化, 则选择任意几个周期计算Ⅰ² t, 计算所得Ⅰ² t曲线需在最下面一条曲线的下方区域。

一般来讲, 电流波动主要存在负载初步启动或者功率上升区域, 可从负载启动, 快速提高负载功率直至稳定, 抓取从开始到负载稳定过程中电流波形, 估算Ⅰ² t, 同样要求Ⅰ² t曲线在图2下方的区域。

图3为根据某一特定负载计算Ⅰ² t, 绘制曲线所得, 可做参考。图3中, 红色曲线为实际电流Ⅰ² t,红色曲线始终在绿色曲线下方。

熔断器实际寿命验证仍需在试验室台架上进行, 或随实车耐久同步进行, Ⅰ² t的理论计算仅作选型参考。

纯电动汽车高压熔断器选型分析

 

图3 实测Ⅰ² t曲线

4 冲击电流对熔断器影响

熔断器型号初步确定后, 需根据负载回路的冲击电流, 结合熔断器时间-电流特性曲线,校核初选熔断器能否承受回路内的尖峰电流。

图4为初选某品牌35 A熔断器的时间-电流特性, 在图4的基础上, 比对尖峰电流的持续时间及峰值。

图4(左) 某品牌35A 熔断器时间-电流特性

图5(右) 实测冲击电流

图5为用示波器配合电流互感器测得负载的冲击电流波形, 1V对应电流值25A。黑色波形为示波器电流探头测得波形, 已超探头量程, 不具有参考意义, 从蓝色波形可以计算出该冲击电流的峰值电流为590 A,整个尖峰持续周期为0.4 ms。将该尖峰描绘在初选熔断器的时间-电流特性图中, 见图4。

通过比对, 即可确认该负载中存在的冲击电流, 实际上已超过初选熔断器对峰值电流的承受能力, 若长时间使用, 则容易导致熔断器的非正常熔断。反之, 若冲击电流值不超出熔断器时间-电流特性曲线, 则可认为初选熔断器适用该负载的冲击电流。

5 分断能力与短路电流

熔断器分断能力需大于保护回路中预期短路电流, 预期短路电流通过动力电池电压与负载回路的导线电阻、电源内阻、连接端子或者转接点个数,可简单计算。线阻及电源内阻可通过计算或测量获得, 连接端子一般取3~5mΩ。通常情况下, 计算得到的预期短路电流与实际短路电流值仍有差别, 当计算得到的预期短路电流接近熔断器的分断能力时, 需通过测试验证。

测试验证前, 需评估整个负载回路容易发生短路现象的位置, 然后在该位置设置短路点, 连接好相应设备, 测量短路过程中熔断器两端电压波形,整个负载回路的实际短路电流等参数。

图6为试验短路前选用熔断器照片, 短路回路为A/C回路, 试验用熔断器型号为PEC 30A/ 450VDC。

该型号熔断器的短路过程分为3段。即: ①初始阶段, 熔断器两端电压为0, 负载回路无电流流过; ②熔断阶段, 负载回路短路, 熔断器开始拉灭弧过程; ③熔断完成, 熔断完成后, 熔断器两端电压为电源电压。

从拉弧及灭弧过程来开, 整个熔断过程不超过2 ms, 熔断器的分断速度比较理想。分断试验完成后, 拆除测量设备, 检查熔断器的外观, 主要包含是否有裂缝、载体是否有烧蚀等现象。

江苏快3 若外观良好, 则需进一步剖解熔断器内部, 检查熔体的熔断情况, 检查灭弧材料粘结变化情况。

图7为该型号熔断器熔断试验后情况, 从拆解图中看出, 经过短路分断过程以后, 熔断器玻璃管外观良好, 石英砂依旧松散, 熔体有效熔断, 载体未受短路电流影响, 表明该负载的短路电流在熔断器分断能力之内, 符合设计需求。

6 结束语

直流高压熔断器的型号确定, 一定要建立在对负载及负载回路流通电流充分测试的基础上, 通过理论计算与实际验证相结合的方式, 选择与保护回路最为适合的熔断器。