在經歷2016年1月份股災的小伙伴們,想必知道了一個新的詞,那就是“熔斷”。對,就是在2016年股市開盤的1月4日至7日,中國股市經歷了過山車似的震蕩起伏。由于實施熔斷機制, 4天內連續引發4次熔斷,股市蒸發7.5萬億元,迫使滬深交易所深夜宣布,從1月8日起暫停實施熔斷機制。本文也來聊聊在新能源汽車中的高壓保護最后一道防火墻--熔斷器(熔斷器就是在所有其它保護都失效時,最后的有效保護器件)。

熔斷器的應用領域非常廣泛,如前幾年火爆的光伏市場等,新能源汽車領域如直流充電樁、DC、水暖PTC 充電機、風暖PTC、動力電池、維修開關、高壓箱、電動空調等涉及到高電壓需要保護的地方,下文主要聊聊在PUD里面的應用。

先來看看高壓配電盒,簡稱PDU(Power Distribution Unit),新能源車高壓系統解決方案中的高壓電源分配單元。通過母排及線束將高壓元器件電連接,為新能源汽車高壓系統提供充放電控制、高壓部件上電控制、電路過載短路保護、高壓采樣、低壓控制等功能等,保護和監控高壓系統的運行。PDU也能夠集成BMS主控、充電模塊、DC模塊、  PTC控制模塊等功能,與傳統PDU相比多了整車功能模塊,功能上更加集成化,結構上更復雜,具有水冷或是風冷等散熱結構。PDU配置靈活,可以根據客戶要求進行定制開發,能夠滿足不同客戶不同車型需求。BDU(Battery Disconnect Unit )電池包斷路單元,專為電池包內部設計,也是高壓配電盒的一種。

熔斷器熔斷原理介紹:

熔斷器作用:正常情況下,熔斷器在電路中起連接電路作用;非正常(超負載)情況下,熔斷器做為電路中的安全保護元件,通過自身熔斷安全切斷并保護電路。熔斷器的作用是保護電氣設備,防止電氣設備因過載造成損壞。

熔斷器的熔斷是熔體被過電流釋放的熱能所熔化而造成的,而能夠熔斷熔斷器的能量就是熔斷器的熔化熱能值I*I*t(Q=I*I*t*R,R是定值),理論上說,只要熔斷器熔化所需要的能量大于瞬間脈沖電流所釋放的能量,熔斷器就不會被沖斷,也就是熔斷器可以抵抗這種脈沖的沖擊,一般慢熔斷型熔斷器都具備這種特性。

那么抵抗過一次瞬間脈沖的熔斷器有沒有發生什么變化呢?那就要看它受脈沖的傷害有多大了。如果該脈沖能量遠小于熔斷器熔化熱能,熔斷器受到的沖擊很小,那么熔斷器就可以接受許許多多次沖擊而不被沖斷,反之如果脈沖能量接近熔斷器熔化熱能,熔斷器被沖擊一次受到的損傷很大,那么它就可能受不起第二次的沖擊了,也就是說:熔斷器在經受每一次脈沖的沖擊后都會受到一定程度的損傷,即它的耐脈沖能力有所減弱或I*I*t有所降低,減弱或降低的程度跟脈沖的能量成正比。

我們要使熔斷器能夠承受多次瞬間脈沖的沖擊,必須要在熔斷器的I*I*t和脈沖能量間放足夠的余量,不同的電器產品由于使用壽命和開關頻率不同,需要承受脈沖的次數也不同,所以熔斷器的供應商應該提供相應的參考數據,即對應不同脈沖次數,需要選擇熔斷器的I*I*t對脈沖能量的不同倍數,這里僅是粗略的估算,準確的選擇必須要通過具體數據的計算來得到。 

熔斷器的三個關鍵參數:

1. 額定電壓;2. 定電流;3. 極限分斷: 這是熔斷器在故障條件下能可靠的分斷最大短路電流,它是熔斷器的主要技術指標之一(其實也是很多技術人員忽略的地方)。下圖的產品為電壓1000VDC, 200A, 分斷能力IR為50KA,三者的關系見下文。

以上僅是針對在PDU中熔斷器的部分見解與認知。熔斷器在直流充電樁、DC、水暖PTC 充電機、風暖PTC、動力電池、維修開關、電動空調等場景應用不盡相同,電流持續時間,抗震性能,工作環境要求,海拔高度,壽命要求等,需要設計選型根據不同的工況來綜合考慮,本文不作為您設計與選型最終參考。

轉載：【電動汽車資源網EV江湖 Bentty李清】