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高压熔断器的结构/工作原理/技术要求

5 天前  87 高压熔断器 熔断器
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高压熔电器(保险丝)是整车高压系统中的核心电子元器件,起到保护高压回路的作用。本文主要介绍高压熔电器的技术要求,并通过具体案例展现高压熔电器的选型过程。

1 高压熔断器的结构和工作原理熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。如下图所示, 当发生短路电流时,它升温到熔点的速度比它释放热量的速度快,这样就迅速地阻断了短路电流。当熔断器烧断时,沙子就会起灭弧作用。它会吸收能量而成为“熔岩”然后使线路同负载绝缘。消除了电击的危险!


2 高压熔断器的技术要求2.1关键的3个参数额定电压
所设计的熔断器最大工作电压,通常为400V, 500V, 690V 。(注意分DC和AC)
额定电流
熔断器可以持续承载而不会蜕变的电流值。
额定分断能力
开关电器或熔断器能分断的预期分断电流值,通常, 10kA-100KA。
不对称短路电流峰值、对称短路电流的均方根值、预期峰值电流、预期故障电流、熔断器峰值电流、焦耳积分I2t
2.2 技术要求
  • 外形尺寸:满足整车的空间、安装、布置要求。
  • 工作温度:-40~85℃
  • 额定电压:大于整车最高电压
  • 额定电流:经验值是整车额定电流的2~3倍
  • 振动:满足QC/T413
  • 机械强度:满足一定的装配公差要求
  • 不能爆炸:发生短路和过载不应起火爆炸,可靠&有效分断
  • 熔断时间:在设计规定时间内熔断,不应误动作
  • 防腐:盐雾等级48h以上
  • 温湿度:满足整车的使用环境要求
  • 阻燃等级:UL94-V0级
  • 熔断后的绝缘电阻:主要是判定熔断器动作后是否完全分断,是否有足够的耐压能力,避免二次击穿拉弧。
2.3高压熔断器的试验标准
  • UL 248-1 Underwriters Laboratories Inc. Standard For Safety
  • IEC 60269(GB13539) 低压熔断器(电气性能测试和要求很完善和系统,环境可靠性测试不满足车辆应用需求)
  • ISO8820/GB31465-道路车辆用熔断体,2V~450VDC,分断能力2K左右。(电性能测试和要求并不完善,部分电流-时间要求并不很适用数百伏储能电池系统。更适用安全电压以下的要求。环境可靠性测试要求基本上适用车辆应用需求:如机械振动和冲击,电流冲击,温度范围和温度冲击,高防腐要求等)
  • JASO D622-2006 汽车零部件-栓入式高压熔断器

2.4 电动车高压保险丝的常见选型1、动力电池主熔断器(250~500A)
2、动力电池加热熔断器(10~20A)
3、车载充电机熔断器(20~40A)
4、空调压缩机熔断器(20~50A)
5、DC/DC熔断器(10A~20A)
6、PTC熔断器(20~50A)
3 高压熔断器的选型方法以动力电池包高压保险丝的选型为例,点击获取线束课程收集电池包的电气参数,如下表:

项目
参数
工作电压范围
235.2~357V
最大短路电流
6444A
最小短路电流
4167A
电池包额定电流
85.4A
电池包峰值电流/时间(S)
158.8A/30S
峰值电流频次(可根据NEDC估算)
60S/次
最大快充电流
80.4A/1h
最大回馈电流/时间(S)
137A/15S
选型分析过程1:
项目
计算过程及要求
结果
额定工作电压
要求熔断器额定工作电压>电池包最高电压
满足
分断能力
要求熔断器分断能力>电池包最大短路电流
满足
最小电流断开能力
要求最小短路电流时,熔断器能断开
满足
熔断器动作时间
短路电流情况下,熔断器熔断时间数量级=继电器保持时间/
满足
熔断器抗冲击电流
最大持续电流情况下,熔断器不会熔断;
在系统峰值电流下,峰值电流持续时间1min内,熔断器不得出现熔断现象(查询I2t曲线)
满足
额定电流
考虑温升以及散热、安装方式导致的降额,建议选取峰值电流作为熔断器额定电流
满足
最大回馈电流/时间(S)
如果最大回馈电流>峰值电流,建议选取最大回馈电流作为熔断器额定电流
满足
选型分析过程2:
项目
设计参数要求
实际参数
工作温度
-30℃~60℃
-40℃~85℃
分断能力
>10KA
>10KA
最大短路电流熔断器动作时间
继电器保持时间
熔断
最小短路电流熔断器短路时间
≤继电器保持时间
0.1ms
峰值电流熔断时间
30S
不熔断
额定电压
306.6V
500V
额定电流
85.4A
150A
最终选择
巴士曼FWH-150A
原因说明
满足参数设计需求。

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