Discusión sobre la aplicación de fusibles de automóviles de nueva energía
Energía híbrida, nueva energía
En los vehículos de nueva energía, incluida la energía eléctrica pura e híbrida, los componentes de protección de circuitos o los fusibles son más importantes que nunca. Fusibles de baja tensión y eléctricos específicos del vehículo.
La aplicación cruzada presenta requisitos más desafiantes para el fusible.
Los fusibles electrónicos tradicionales de potencia, cuyas características están cubiertas por las normas norteamericanas de la serie UL248 o la serie IEC60127 / 60269, no requieren la fiabilidad del fusible; coches tradicionales
El fusible, definido por la serie de normas ISO8820, define los requisitos de compatibilidad y confiabilidad con el arnés de cableado automotriz, pero su voltaje nominal solo cubre 32 VCC y menos
(El nuevo ISO8820-7 / 8 define fusibles especiales para celdas de combustible y vehículos híbridos, y solo hasta 450VDC e IR2000A).
En la actualidad, el voltaje de trabajo de los automóviles de pasajeros es generalmente superior a 370 V, y los autobuses alcanzan más de 576 V, que es mucho más alto que los 12 V / 24 V de los componentes eléctricos automotrices tradicionales. Un voltaje de plataforma de trabajo tan alto,
Se requiere que los fusibles EV / HEV tengan tanto la alta capacidad de ruptura de los fusibles de bajo voltaje como la alta confiabilidad de los fusibles automotrices. El siguiente artículo analizará los fusibles para vehículos de nueva energía.
Explore su concepto de diseño y la tendencia de desarrollo tecnológico.
Uno, los parámetros clave del fusible.
En comparación con otros componentes de protección de circuitos, como PTC (composición química compleja), disyuntor (contiene partes móviles complejas), etc., se puede decir que el fusible es un componente bastante simple:
Para fusibles de bajo voltaje, solo contiene la masa fundida (la parte central del fusible), el cuerpo del tubo aislante, el terminal energizado y la arena de cuarzo para la extinción del arco. Debido a su estructura simple,
Solo el fusible puede lograr una alta confiabilidad y un bajo costo.
Por supuesto, incluso los componentes simples tienen sus dificultades y desafíos de diseño. A continuación, se describen brevemente los parámetros clave de los fusibles EV:
1. Voltaje nominal
El voltaje de la plataforma de trabajo de los vehículos eléctricos de nueva energía es relativamente alto. El voltaje de trabajo de los automóviles de pasajeros es generalmente superior a 370 V y el voltaje de trabajo de los autobuses llegará a más de 576 V. Se requiere la clasificación de fusible correspondiente.
Los voltajes son de 500 V y 700 V respectivamente.
Al mismo tiempo, con la función de alimentación por batería, la potencia de CC de alto voltaje de salida es completamente diferente de la potencia de CA de la distribución industrial anterior, que requiere una alta capacidad de extinción de arco de CC del fusible, por lo que debe evitarse
El malentendido de elegir la comunicación industrial tradicional se derrite rápidamente.
2. Capacidad de ruptura
El estándar de fusibles de bajo voltaje (GB13539.5.3.1) menciona que la corriente de cortocircuito típica es 10 veces la corriente nominal del fusible y superior, y la corriente de sobrecarga es inferior a 10 veces.
En muchos casos, los clientes prestan demasiada atención a la capacidad máxima de ruptura (I1) del fusible, mientras descuidan la ruptura de baja potencia (I2a e I5). En la práctica, a menudo se rompe a baja potencia.
Más fracasos. Especialmente para ruptura baja bajo voltaje de CC, debido a que la corriente / voltaje no es cero, la capacidad de extinción de arco del fusible es muy alta. Incluso un fusible tipo R,
El propósito principal es la protección contra cortocircuitos, pero en aplicaciones prácticas, debido a la incertidumbre de la capacidad del paquete de baterías, el SOC y el estado del punto de cortocircuito, la corriente de cortocircuito real puede cubrir
1500A-10000A, incluso más ancho.
Figura 3 Un fusible de 400 A (para MiniMSD) de cierta marca se rompió a 750 V CC / 1,6 kA (4 veces), el arco se volvió a encender después de 2 segundos y la rotura falló (fusible quemado)
3. Capacidad anti-sobretensión
Para los fabricantes de paquetes de baterías, es posible que no presten mucha atención a la resistencia a sobretensiones del fusible, pero para los fabricantes de equipos originales o PDU, este indicador es muy crítico.
Especialmente en la rama del compresor del aire acondicionado o en la parte del motor auxiliar, a menudo es esta parte la que provoca la acción accidental del fusible y hace que los módulos relevantes pierdan su función. La falla puede no causar graves
La salida de energía se interrumpe, pero también reducirá en gran medida la experiencia del cliente.
Para los módulos auxiliares (unidades auxiliares) como PTC / compresor de aire acondicionado / dirección asistida, debido a que el diseño del circuito es más complicado, es inevitable que haya corrientes transitorias como arranque / encendido / apagado.
En este momento, esperamos que el fusible pueda resistir esta sobretensión sin una acción prematura que provoque la desconexión del módulo del sistema.
En la actualidad, los fabricantes de PDU / control electrónico a menudo eligen un tipo R de acción rápida. Para resistir la sobrecorriente, a menudo es necesario elegir un fusible con una corriente nominal más alta, que se sacrifica relativamente.
Capacidad de protección de sobrecarga baja.
4. Requisitos de fiabilidad
Gracias a los 20 años de desarrollo de HEV para vehículos eléctricos híbridos, Japón JASO promulgó D622, un estándar de fusibles dedicado a vehículos eléctricos híbridos, que estipula varios fusibles
Requisitos de fiabilidad que se deben cumplir.
Aunque los fusibles eléctricos puros no pueden copiar el estándar (como la resistencia al aceite lubricante y los requisitos de voltaje y capacidad de ruptura relativamente bajos), la confiabilidad es completamente
Según este estándar maduro:
Además de los indicadores clave anteriores, algunos factores visibles en la superficie no son el foco, como si el cuerpo del tubo está hecho de material compuesto de resina de fibra de vidrio + o cerámica, y un cuerpo de un solo tubo.
Si las dos tuberías están conectadas en paralelo, o el revestimiento de la superficie de las partes metálicas, o si la arena de cuarzo dentro del fusible está solidificada, no es un factor clave al que los clientes deben prestar atención.
La clave es si el fabricante del fusible puede garantizar que el producto cumple con las características eléctricas básicas (como una capacidad de corte de CC baja y alta) y los requisitos de confiabilidad.
2. Cálculo de selección de corriente nominal del fusible EV
Además de satisfacer que la tensión nominal debe ser mayor que la tensión de funcionamiento del sistema y prestar atención al tamaño adecuado, la selección del fusible EV es la principal dificultad en el cálculo y selección de la corriente nominal.
Cálculo de la corriente nominal del fusible In: Ib=In x Kt x Ke x Kv x Kf x Ka;
La aplicación real se puede convertir a: In≥ Ib / (Kt x Ke x Kv x Kf x Ka)
In: corriente nominal del fusible
Ib: la corriente de carga continua máxima permitida del circuito donde se encuentra el fusible
Kt: factor de corrección de temperatura
Ke: factor de conductividad térmica del dispositivo de conexión
Kv: factor de corrección de la refrigeración por aire
Kf: factor de corrección de frecuencia
Ka: factor de corrección de altitud
En aplicaciones prácticas, la corriente de transporte real del fusible en diferentes condiciones de trabajo es diferente y la duración es diferente; es difícil utilizar un modelo preciso para definir la corriente que lleva el fusible;
Los usuarios deben ajustar la selección de fusibles de acuerdo con la selección básica y su propia estrategia de control interno. En el ajuste, se deben considerar al menos los siguientes aspectos:
Ø Si puede protegerse eficazmente, es decir, si el fusible puede funcionar eficazmente cuando encuentra un cortocircuito en el circuito principal, para no causar problemas como el incendio de la batería o el cable;
Ø En aplicaciones prácticas, si el aumento de temperatura es aceptable, controlable y si afecta a los dispositivos periféricos;
Ø La evaluación de las condiciones reales de trabajo es el único criterio para comprobar si la selección es adecuada.
para resumir
El fusible es un componente crítico para la seguridad en los vehículos de nueva energía. Sus requisitos de aplicación y selección son diferentes de los fusibles industriales tradicionales y los fusibles automotrices anteriores. La principal diferencia es
Requisitos exigentes en aplicaciones automotrices.
Análisis de tres métodos de disipación de calor para baterías de vehículos de nueva energía
La batería de energía es el núcleo de la nueva batería de energía, y el papel del separador de batería también es muy importante. Se trata principalmente de separar las etapas positiva y negativa de la batería en un espacio reducido para evitar cortocircuitos provocados por el contacto entre los dos polos.
Pero puede garantizar que los iones del electrolito puedan pasar libremente entre los electrodos positivo y negativo. Por lo tanto, el diafragma se convierte en el material central para garantizar el funcionamiento seguro y estable de las baterías de iones de litio.
El electrolito es para aislar la fuente de combustión, el diafragma es para aumentar la temperatura resistente al calor, y la disipación de calor suficiente es para reducir la temperatura de la batería para evitar una acumulación excesiva de calor y causar un escape térmico de la batería. Si la bateria
La temperatura aumenta bruscamente a 300 ° C, incluso si el diafragma no se derrite ni se contrae, el electrolito en sí, el electrolito y los electrodos positivo y negativo tendrán una fuerte reacción química, liberando gas, formando una alta presión interna y explotando.
Por eso es muy importante adoptar métodos adecuados de disipación de calor.
Introducción al modo de disipación de calor de la estructura refrigerada por aire del paquete de baterías de potencia
Método de disipación de calor de estructura refrigerada por aire del paquete de baterías de energía
1. Instale un ventilador de enfriamiento en un extremo del paquete de baterías y deje un orificio de ventilación en el otro extremo para acelerar el flujo de aire entre los espacios de la celda de la batería y eliminar el alto calor generado por la celda de la batería cuando está funcionando. ;
2. Agregue juntas de silicona termoconductoras a la parte superior e inferior del extremo del electrodo, de modo que el calor que no es fácil de disipar de la parte superior e inferior se conduzca a la carcasa metálica a través de la lámina de silicona TIF termoconductora para disipar el calor.
El alto aislamiento eléctrico y la resistencia a la perforación de la película tienen un buen efecto protector sobre la batería.
Introducción al modo de disipación de calor de la estructura de refrigeración líquida del paquete de baterías de potencia
Método de disipación de calor de la estructura de refrigeración líquida de la batería de potencia
1. El calor de la celda de la batería se transfiere al tubo de refrigeración líquida a través de la lámina de gel de sílice termoconductora, y el calor se elimina mediante la libre circulación de la expansión y contracción térmica del refrigerante, de modo que la temperatura de todo el paquete de baterías está unificado y el refrigerante es fuerte
La capacidad calorífica específica de la batería absorbe el calor generado cuando la celda está funcionando, de modo que todo el paquete de baterías funciona a una temperatura segura.
2. El buen rendimiento de aislamiento y la alta resistencia de la lámina de silicona termoconductora pueden evitar eficazmente el daño por vibración y fricción entre las baterías y el peligro oculto de cortocircuito entre las baterías. Es la mejor solución para la refrigeración por agua.
Buenos materiales auxiliares.
Introducción del método de enfriamiento por convección natural para el paquete de baterías de potencia
1. Este tipo de paquete de baterías tiene un gran espacio y está en buen contacto con el aire. La parte expuesta puede intercambiar calor de forma natural a través del aire, y la parte inferior que no puede intercambiar calor de forma natural se disipa a través del radiador y se llena la lámina de silicona termoconductora.
El espacio entre el radiador y el paquete de baterías proporciona conducción de calor, absorción de impactos y aislamiento.
2. La solución de placas calefactoras se utiliza principalmente en el mercado de vehículos de nueva energía. El calor de la placa calefactora de precalentamiento de la batería antes del arranque transfiere calor al paquete de baterías a través de la placa de silicona termoconductora, precalentando la batería y conduciendo el calor.
La película de silicona tiene buena conductividad térmica, rendimiento de aislamiento, resistencia al desgaste, puede transferir calor de manera efectiva y proteger el desgaste y el cortocircuito causado por la fricción entre el paquete de baterías y el calentador.