[经验]

高压熔断器的结构/工作原理/技术要求

2021-1-12 16:30:39

7718 高压熔断器熔断器

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。