电动汽车用高压熔断器选用方法研究(期刊论文).pdf

电动汽车用高压熔断器选用方法研究 李鹏 飞 ，刘俊平 ，朱永利 ，田 扬 ，张青岭 ( 长城 汽车股份有 限公 司技术 中心 ，河北省汽车工程技 术研 究 中心 ， 河 北保 定0 7 1 0 0 0 ) 摘要 ：详细说明电动汽车上使用的熔断器的设计思路和选用方法 ，给 出精确 的计算方法。重点讨论高压熔断器 参数修正 的方法 ，并给出了具体 的计算公式。 关键词 ：电动汽车 ；高压熔断器 ；负载电流 中图分类号 ：u 4 6 9 7 文献标识码 ：a 文章编号 ：1 0 0 3 8 6 3 9 ( 2 0 1 4 ) 1 2 0 0 l 8 0 4 on s e l e c t i o n o f hi g h v ol t a ge fu s e s f o r ev l i p e n g f e i ，l i u j u n p i n g ，z hu y o n g l i ，t i a n y a n g ，z h a n g q i n g l i n g ( r&d c e n t e r o f gr e a t wa l l mo t o r c o ，l t d ，b a o d i n g 0 7 1 0 0 0，c h i n a ) abs t r a c t： the a u t h or s e l a b o r a t e the de s i g n a n d s e l e c t i n g me t h o d o f f u s es f o r ev， pr es e n t t h e a c c u r a t e c a l c u l a t i n g me t h o d a n d f o r mu l a，e mp h a s i z i n g o n t h e p a r a me t e r mo d i fi c a t i o n me t h o d s for h i g h v o l t a g e f u s e s ke y wo r d s ： e v ；h i g h v o l t a g e f u s e；l o a d c u r r e n t 当今社会能源危机 和环境污染问题与 日俱 增 ， 全国大面积的雾霾天气更是为人们敲响 了警钟。在 环境污染方 面 汽车的影 响不容忽视。发展高效 、 节能 、零排放的清洁型电动汽车已成为 国内外汽车 工业发展的必然趋势。为了提高电动汽车的动力性 能 和续驶 里程 电动 汽车 动力 电池组 的电压 越来 越 高 ，可达到几百伏 ，能量可以达到几十甚至上百千 瓦 时。动 力 电池组 一旦 发生 短 路 ，瞬 间会产 生 巨大 的能量 ，存在爆炸 、起火的危险 ，严重地危及车辆 及乘客的安全 1 。 为 了保证 车 载用 电器 和乘 客 的安 全 ，防止 短路 及过载现象的发生 ，一般选用熔断器进行保护。 目前 电动汽 车用 熔 断器 品牌 主要 有 b u s s m a n n 巴斯曼快速熔断器，f e r r a z 罗兰快速熔断器，s i e me n s 西 门 子 快 速熔 断 器 ，s i b a 西 霸 熔 断 器 等 。其 中 b u s s m a n n 巴斯曼熔断器广泛应用在纯电动汽车 、混 合动力汽车等高压保护电路 ，具有安全 、可靠 、寿 命长等特点 ，市场占有率较高 。国内一些其它品牌 熔断器价格相对 比较便宜 ，但是选型比较困难 ，在 实际测试 中，产 品的可靠性 、稳定性 、一致性较 差 ，寿命较短 ，不能有效实现安全保护功能 ，目前 市场应用较少。 本文针对电动汽车高压熔断器的特性参数 ，阐 述熔断器的选型及计算方法 ( 基于b u s s ma n n 公司 生产的美标熔断器系列) ，最后通过实例说明。 1 熔 断器 的定 义 i s o 一 8 8 2 0 和q c t 4 2 0 2 0 0 4 等标 准 中将 它 定 义 为e 2 3 ：接于 电路 中，当电流超过规定值和规定的时 间时 。使电路断开的熔断式保护器件。熔断器是一 个热能响应器件 ，熔断器中的熔 片或熔丝是用 电阻 率较高的易熔合金制成 ，或用截面积较小的 良导体 制成。为了保护线束及其它设备 ，它被有意设计和 制造成线路 中最弱的一部分 ，线路在正常工作情况 下 ，熔断器 中的熔片或熔丝不会熔断 ；当系统 中一 旦发生短路或者严重过载时熔片或熔丝会立 即熔 断，从而保护电路和电器设备。 2熔断器 的选 用原 则 为了使熔断器起 到其应有的作用 ，确保整车用 电器安全工作 。选择合适的类型及规格就变得尤为 重要 。熔 断器 的选 型涉 及 以下 因 素 e3 ：施加 在 熔 断 器上的电流特性 、电压特性 、熔断器的环境温度 、 安装尺寸限制 、应用线路等。当外加电压和安装尺 寸 一定 的情 况 下 ，熔 断 器 的选 择 主 要从 电流 特 性 、 环境温度及应用线路3 个因素考虑 。 从应用线路上考虑 整车线路根据电流强弱可 以分为高压大电流保护区和中低压小电流保护 区。 一 般情况下 。一辆 电动汽车使用4 5 个高压熔断器 ， 主要 包括 电机 控制 器 、空 调线 路 、d c d c 、 电池 组 加热器等高压大电流设备 。一辆电动汽车使用中低 收稿 日期 ：2 0 1 3 1 2 0 4 ：修 回日期 ：2 0 1 3 1 2 2 6 作者简介：李鹏飞( 1 9 8 2 一 ) ，男 ，本科 ，主要从事电动 汽车 电池管理系统设计研发及测试工作 。 7 8 汽车电 器 2 o 1 4 年 第1 2 期 表1 长城c 2 o r e v电动汽车参数汇总 电压数据 ：故障情况下熔断器上加 的最大 电压 温度数据 ： 自然对流冷却 断路器连接方式 ： 铜排连接 工作频率 系统耐受峰值电压 系统 1 0 ms 耐受 的焦耳积分值 ( ) 4 0 0 ( 1 ) v 6 0 2 5a ram 1 0 00hz 9 00v 1 4 1 3 1 2 1 1 1 o o 9 o 8 0-7 o 6 o- 5 l l i l 1 l i i i i i l i 一 1 “3 o i l i 、 j i l i j l i i i l 、 ， 一 、卜 i l i l l 1 r卜 l l il 一5 0 4 0 3 o一 2 o一 1 o 0 1 o 2o 3 o 4 0 5 o 6 0 7 0 8 o9o 1 0 0 环境温度 图6温 度 因 数 校 正 曲线 图 1 o o 一 一 ， o 8 5 l ， ， z ， 5 0 6 0 7 0 8 o 9 0 1 0 0 1 0 0 e q l 】 a ls 1 3 a n l p mr n 2 图7连接 器 件 热 传 导 因 数 校正 曲线 图 4 ) 由表 1 可 知 ，熔 断器 采用 自然对 流冷 却 ，由 于没 有 对 熔 断器 采 用 额外 散 热 处 理 ，查 阅 图8 风冷 因数校 正 曲线 图 ，可得 风冷 校正 因数k v = 1 。 i l j i l i i l l 1 i l 1 l j j j l 1 o 1 2 3 4 5 6 m s 图8风 冷 因 数 校 正 曲线 图 5 )根据表1 ，整个熔断器工作频率在 1 0 0 0 hz 以下 ，查 阅 图9 频 率 因数 校 正 曲线 图 ，可 得 频 率校 正 因数k f = 1 。 ) 0 汽 车电 器 2 o 1 4 年 第1 2 期 kf =1 、 、 图9频 率 因数 校 正 曲线 图 6 )熔 断 器 初 步 选 择 采 用 的是 美 标 ，其 = 1 。 将 以上参数代人式 ( 1 ) ：i b = 2 5 0 x 0 8 x o 8 5 x l x l x l = 1 7 0a。即：熔断器可允许 的最大连续负载 电流为 1 7 0a 。 7 )当系统电压 为4 2 0v时 ，通过表2 、图1 0 可 得 值 ( 总焦耳积分值)为3 2 2 0 0 x 0 7 5 = 2 4 1 5 0 a s 。 表 2 f w h系 列熔 断 器 电气 特 性 额定 a 电流 p t ( a 2 s ) 功率损耗产品代码 34 76 l o5 1 35 21 o 2l 0 3o5 360 4 75 8o o 1 l oo 1 4 5o 1 90o 5 5 5 9 6 7 f 、 v h一 35 b f w h 一 4 o b f w h 一 4 5 b f 、 v h一 5 o b f 、 v h一 6o b f 、 )l， h 一 7 o b f w h 一 8o b fw h一 9o b fw h一 1 0 0b fwh一 1 25 b h一 1 5 ob f w h一 1 75 b f w h一 2o ob 8 )当系统电压为4 2 0v时 查 阅图1 1 f wh系 列 弧 电压校 正 曲线 图 ，可得 最大弧 电压 为8 8 0 v。 1 5 1 o o 5 o 3 o 2 o， 1 5 二 kl-o 75 i k 、 in, j i 一1 o o b 一 1 j o ( ia l i l i 1 00 2 5 0 4 00 5 0 0 图1 0 fw h系列j 值 电 压 校正 曲线 图 u l i l i i l l u l= l8 8 0 = = = 一 2 2 5 8 q l r ，_ 1 。 3 。0 5 。0 - 一 2 1 0 6 0 0 a o a一 1 i i e g 图1 1 f w h系 列弧 电 压 校 正 曲线 图 9 )系统过载