纯电动汽车高压熔断器计算及选型

电动汽车高压熔断器选择应用2018-01-18熔断器的工作原理看起来比较简单，在电路中出现瞬时大电流时，熔丝自身发热，把自己熔断就算完成使命。

但在一个确定的电路中，选择什么样的熔丝，才能够恰到好处的实现，遇到故障电流，在短时间内熔断；同时又能确保，在长期的正常工作电流作用下，不会出现熔断，甚至不会因为伤痕的累积而出现电阻增大情形，影响到回路的效率。

这才是好的熔断器追求的目标。

电动汽车上使用的熔断器，既需要普通配电系统中直流高压熔断器的熔断保护性能，同时，还需要承受道路车辆的冲击和振动，这是对电动汽车高压系统内使用的熔断器的一类独特要求。

1 熔断器类型和特点按照供配电系统中习惯性的叫法，250V以下称为低压。

我们现在所说的高压直流熔断器，实际上是针对电动汽车的电气系统中的习惯叫法。

控制电路以外的，都被我们叫做高压系统。

电动汽车上的高压直流，目前主流都在1000V以下。

直流熔断器的类型，按照结构划分可以分成插入式、螺旋式、无填料封闭管式、有填料封闭管式和快速熔断器几种。

插入式，指熔断器的熔体以插接的方式固定在熔断器支座上，一旦出现故障熔断，可以只更换熔体而不必拆卸整个熔断器。

它主要由瓷盖、瓷座、动触头、静触头和熔丝组成。

这是一种比较传统的熔断器。

如下图所示。

螺旋式，指熔断器两侧的接线端靠螺纹旋接的方式连接到一起的一类熔断器，它主要由瓷帽、熔断管、瓷套、上接线端、下接线端及座子组成，基本结构如下图所示。

无填料封闭管式，是将一片或者几片熔体并联封闭在一个套管内，熔体上人为设计薄弱环节作为熔断点的一种熔断器。

它主要由熔断管（纤维管）、插座和熔片组成。

使用过程中，此类熔断器接入回路时需要配套支座作为绝缘固定之用。

基本结构如下图所示。

有填料封闭管式熔断器，指在封闭管体内熔体周围，填充经过处理的石英砂，用以加速电弧的熄灭的一类熔断器。

它主要由管体、指示器、石英砂填料和熔体组成。

管体由滑石陶瓷制成。

当熔断器遇到故障电流熔断后，指示器显示其熔断状态。

电动机配用熔断器的选择
选择熔断器类别及容量时，要根据负载的保护特性、短路电流的大小和使用场合的工作条件。

大多数中小型电动机采用轻载全压或减压起动，起动电流一般为额定电流的5-7倍；电源容量较大。

低压配电主变压器10O~4OkV A(包括并列运行容量)，系统阻抗小，当发生短路故障时，短路电流较大；工作场合如窑、粉磨车间，通风条件差，出掌熟料及出磨水泥温度较高，致使工作环境温度较高。

因此，选用熔断器的分断能力和熔体的额定电流，较之一般工业使用要适当加大一点。

1．熔体额定电流的对表速表
例如一台Yl12M一2型4kW电动机，从速量表查得应配用RL1-60型熔断器，熔体额定电流为25A。

2 熔体额定电流的经验公式
熔体额定电流(A)=电动机额定电流(A)x3
3 熔体额定电流的速算口诀
“熔体保护，千瓦乘6”
该速算口诀，指的是一台380V笼型电动机，轻载全压起动或减压起动，操作频率较低，适合于水泥厂90kW 及以下的笼型电动机。

若实际使用的电动机起动频繁，或者起动时间长，则上述的经验公式或速算口诀所算的结果可适当加大一点，但又不宜过大。

总之要达到在电动机起动时，熔体不被熔断；在发生短路故障时，熔体必须可靠熔断，切断电源。

达到短路保护之目的。

快速熔断器的选型与应用西安库伯、西整快熔、西安中熔专业整理-西安铭创自动化设备有限公司专业制造熔断器设备（套管压管机、双头钻熔断器打孔设备、灌沙机、打孔压销一体机、搓花机、熔体冲裁机、电阻测试设备、裁线机、收口机、劈槽机、劈槽收口一体机等设备）梁生187********本文论述了快速熔断器的选型的原则，并对应用中的需要注意的问题进行了分析。

1，概述在地铁列车中，牵引和辅助系统主电路的保护是由快速熔断器和高速开关共同承担的。

这种设计是基于以下几个方面的考虑：⑴高速开关具有短路保护、过流保护、过载保护和欠压保护等功能，且具有可频繁操作的优点。

但高速开关短路保护的性能不理想，不能将短路电流和分断过电压限制在电路可以承受的范围内。

⑵快速熔断器具有分断能力强、分断时间短、限流特性好、I2T值小、分断过电压低等优点，可以将短路电流和分断过电压限制在电路可以承受的范围内，是最理想的保护器件。

然而熔断器不能重复使用，用一次就得更换。

⑶电路出现短路故障的几率很小。

将高速开关和熔断器两者结合起来，使两者的优势互补，就能使电路得到有效的保护，又能避免经常更换熔断器麻烦。

在选择高速熔断器时，设计师既要根据被保护电路的特性，分别确定高速开关和快速熔断器参数，还要考虑高速开关与快速熔断器的匹配。

如何正确的选择、使用快速熔断器，是系统开发、设计人员必须关注和解决的实际问题。

2，快速熔断器的结构、工作原理和特性2.1，快速熔断器的结构熔断器由磁壳、导电板、熔体、石英砂、消弧剂、指示器六部分组成。

熔体的材质为纯银，形状为矩形薄片，且具有圆孔狭颈。

如图所示：图1 快速熔断器熔体的几何形状2.2，快速熔断器的灭弧原理快速熔断器的熔体是由纯银制成的，由于纯银的电阻率低、延展性好、化学稳定性好，因此快速熔断器的熔体可做成薄片，且具有圆孔狭颈结构。

发生短路故障时，狭颈处电流密度大，故狭颈处首先熔断，并被石英砂分隔成许多小段。

这样，由于熔体熔断而形成的电弧就被石英砂分隔成许多小段，电弧电流较小，分布的空间小，易被消弧剂吸收。

高压熔断器RW4参数1. 引言高压熔断器是一种用于保护电力系统设备免受过电流和短路故障的关键设备。

RW4型高压熔断器是一种常见的型号，具有多种参数和特性，本文将对其参数进行全面详细、完整且深入的介绍。

2. 参数列表以下是RW4型高压熔断器的主要参数列表：•额定电压（Rated voltage）：XXX kV•额定电流（Rated current）：XXX A•短路切断能力（Short-circuit breaking capacity）：XXX kA•开断时间（Breaking time）：XXX ms•额定频率（Rated frequency）：XXX Hz•额定绝缘水平（Rated insulation level）：XXX kV3. 参数解析3.1 额定电压（Rated voltage）额定电压是指高压熔断器能够安全运行和正常工作的标准电压。

通常以kV为单位表示。

对于RW4型高压熔断器，其额定电压为XXX kV。

3.2 额定电流（Rated current）额定电流是指高压熔断器能够正常承载的最大电流值。

通常以A为单位表示。

RW4型高压熔断器的额定电流为XXX A。

3.3 短路切断能力（Short-circuit breaking capacity）短路切断能力是指高压熔断器在发生短路时能够切断电流的最大能力。

通常以kA 为单位表示。

RW4型高压熔断器的短路切断能力为XXX kA。

3.4 开断时间（Breaking time）开断时间是指高压熔断器从接收到触发信号到完全切断电流所需的时间。

通常以ms为单位表示。

RW4型高压熔断器的开断时间为XXX ms。

3.5 额定频率（Rated frequency）额定频率是指高压熔断器设计和适用的电力系统的标准频率。

通常以Hz为单位表示。

RW4型高压熔断器适用于XXX Hz的电力系统。

3.6 额定绝缘水平（Rated insulation level）额定绝缘水平是指高压熔断器在额定条件下所需承受的最大绝缘电压。

电池包高压电气部件选型要求前言本要求的主要目的在于提高整车动力系统安全性、可靠性要求。

1、范围本要求规定了电动汽车高压电器件选型要求。

2、要求性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 31465.2-2015 道路车辆_熔断器_第2部分：用户指南GB/T 31465.1-2015 道路车辆_熔断器_第1部分：定义和通用试验要求GB/T-18384.3-2015 电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护GB 13539.1-2008 低压熔断器第1部分：基本要求GB 14048.4-2010 低压开关设备和控制设备第4-1部分：接触器和电动机启动器机电式接触器和电动机起动器（含电动机保护器）3、术语和定义3.1熔断器当电流超过规定值足够长的时间，通过熔断一个或几个成比例的特殊设计的熔体分段此电流，由此断开其所接入的电路装置，熔断器有形成完整装置的所有部件。

3.2接触器仅有一个休止位置，能接通、承载和分断正常电路条件（包括过载运行条件）下的电流的种非手动操作机械开关电器。

3.3功率电阻（预充电阻）预充电电阻的作用起到限流作用，是有效保护电容、保险，直流接触器；防止直接上电瞬间,充电电流可能太大，瞬间电流过大可能会造成电容损坏，也会损坏直流接触器等开关器件。

4、设计选型4.1熔断器4.1.1额定电压选型熔断器的最高应用电压应该小于熔断器的安全分断电压，其回路的电感值对分断电压的选型非常重要，一般由 L/R 值进行评估，现有的电池系统短路工况时，其回路的电感主要由线束引入，其 L/R 值很低，准确值可由测试获得，一般采用国标 GB 13539.4，其测试电压系数为1.15±0.05，如表三所示；即熔断器的标称电压已经带有 1.15 倍的降额。

表1 直流熔断器分断能力试验参数（GB 13539.4）接触器和熔断器匹配不需要匹配电压，其二者电压满足系统电压要求即可。

摘要：纯电动汽车的驱动部分及高压附件系统的电源均为动力电池电源，为保护车辆及乘员安全，相关动力电池电源回路均选用相应熔断器作为短路保护的措施。

本文主要从熔断器寿命校核，冲击电流对熔断器影响，熔断器分断能力等方面，阐述纯电动汽车直流高压熔断器的选型原则及验证方法。

纯电动汽车的动力电池电源电压多在200~400 V，除动力电池总熔断器外，还存在汽车空调系统，暖风系统，DC／DC系统（将动力电池电压转换为14 V，提供整车低压电源，作用类同发电机）等其他附件高压回路，各回路均需串接直流高压熔断器做回路保护。

现阶段，陆续有EV专用汽车级熔断器推出，但选择面还是比较狭窄。

国产直流熔断器的分断能力及保护特性均能够满足IEC （国际电工标准化机构）或其他通用标准，与相同用途的进口产品差别不大。

但在相关ROHS （电子电器设备中限制使用某些有害成分的指令）认证、极端条件测试、系列产品的自动化生产方面，仍略有差距。

直流高压熔断器价格稍高，需在能够有效保护各系统回路的同时，禁止熔断器非正常熔断现象发生。

本文将对直流高压熔断器的选型原则及验证方法做系统介绍。

1 常规高压系统方案介绍在不考虑动力电池内部结构、充电系统、动力电池热管理系统的前提下，一般纯电动汽车高压附件系统设计回路见图1。

从图1可知，动力电源主回路需要总熔断器1只，其余分系统需单独设置熔断器。

总体来看，至少选用4～5只直流系列，额定电压在400 V以上的熔断器，才能满足车辆的基本功能需求。

图1 纯电动汽车高压附件系统设计回路2 直流高压熔断器选型基本原则直流高压熔断器选型原则主要是熔断器额定电压与额定电流的确认，熔断器额定电压需大于动力电池最高电压，额定电流（熔断丝容量）的选择参考式（1）（1）式中：I n———熔断器额定电流； I r———保护回路的负载电流；K1———负载形式矫正系数； K2———温度矫正系数。

其中负载形式矫正系数K1主要根据负载特性，考虑功率变化、电流纹波、启动与关闭瞬间冲击电流等因素，一般条件下，平稳运行负载选择0.75，如果负载在工作过程中，电流有较大波动，建议K1选择0.6。

熔断器的选择方法通常将由中压熔断器（F）与真空接触器（C）组合而成的回路，简称为F+C组合回路。

F+C组合回路常作为中压系统中、小容量电动机和变压器回路的开断设备。

熔断器参数的选择，取决于熔断器本身的型式和被保护设备的种类。

工程设计中，常常为熔断器额定电流和电缆截面的选择而感到困惑。

本文简要讨论了熔断器和电缆截面的选择方法。

1 F+C组合回路应考虑的主要因素设计时应考虑的主要因素有：①熔断器的额定电压应大于或等于电网电压；②熔断器的额定分断电流应大于或等于安装点的最大短路电流；③应考虑设备特性的容差，以获得良好的保护效果；④如果熔断器通风不良，必须校验其稳态温升，以便保证其温升不超过标准值，必要时，熔断器应降低额定值使用；⑤熔断器、接触器和保护装置的过负荷保护特性三者之间应良好匹配。

2 保护变压器的熔断器2.1 熔断器须满足的要求（1） 能耐受正常负荷和可能引起的过负荷。

（2） 能耐受变压器的励磁涌流。

（3） 能分断变压器二次侧出口的短路电流，并应与低压侧的熔断器或断路器选择性配合。

（4） 若有必要，应能可靠躲过变压器低压侧电动机的成组自起动。

2.2 变压器的励磁电流峰值熔断器0.1 s的熔化电流IF0.1应大于或等于14倍变压器的额定电流ITN，即IF0.1≥14 ITN故令峰值电流为IB=IF0.1/14≥ITN （1）2.3 稳定负荷和过负荷在正常环境(即不超过40 ℃)的环境温度下，熔断器的额定电流不应小于1.3倍变压器额定电流，以避免其装入开关柜后温度升高而引起的降容影响。

一般情况下，熔断器额定电流IFN选择范围在1.3 ITN≤IFN≤1.5 ITN （2）如果变压器按连续过负荷设计，则熔断器的额定电流不应小于1.3倍过负荷电流ITg。

因此，作为一般的准则，熔断器额定电流应选择的范围为1.3 ITg≤IFN≤1.5 ITg （3）2.4 变压器二次侧的故障电流从切除故障的观点来说，故障电流ISC不应小于熔断器的最小熔断电流I3 ISC≥I3而 ISC=ITN/ud%式中，ud%为变压器的阻抗（标幺值）。

乘用车熔断器选型设计方法乘用车熔断器是汽车电气系统中重要的安全保障装置之一，它可以保护电气设备不过载过热，并防止短路造成火灾等危险。

正确选用合适的熔断器是确保车辆电气系统安全稳定运行的重要环节。

1. 根据电气设备额定电流进行选型乘用车熔断器的选型首先要根据电气设备的额定电流进行选取。

熔断器的额定电流应该稍微大于电气设备的额定电流，这样可以在设备达到额定电流时保护设备，而不至于造成熔断器过早失效。

通常情况下，电气设备的额定电流会在设备的使用说明书或者标示上标明，选型时应认真查阅相关资料。

2. 考虑熔断器的断开能力乘用车熔断器的断开能力是熔断器断开的最大电流。

当熔断器失效时，如果系统中的电流大于熔断器的断开能力，则无法把电路切断，并且可能引起火灾等危险。

因此，在选用熔断器时，如果是直流电路，则应该选择直流熔断器；如果是交流电路，则应该选择交流熔断器，并且要注意它的断开能力是否能够满足实际需求。

3. 考虑熔断器的工作环境乘用车熔断器的工作环境是选择熔断器时也要考虑的一个因素，主要是指熔断器的周围环境温度和湿度等因素。

如果熔断器的周围环境温度高，应该选择具有高温耐受能力的熔断器；如果熔断器的周围环境存在湿度，应该选择具有防潮性能的熔断器。

此外，如果熔断器需要应用到高海拔地区，也应该选择耐受高海拔环境的熔断器。

4. 考虑熔断器的保护等级乘用车熔断器的保护等级是指熔断器在使用时所提供的防护等级。

一般来说，熔断器的保护等级越高，对电气设备的保护效果也就越好。

因此，在选择熔断器时，应该根据实际情况选择合适的保护等级。

例如，对于情况比较严重的电气设备，应该选择较高的保护等级熔断器，以增加电气设备的安全保障。

总之，正确选用乘用车熔断器是确保车辆电气系统安全稳定运行的前提条件。

选型时要注意电气设备的额定电流、熔断器的断开能力、工作环境以及保护等级等因素。

只有在综合考虑多种因素的基础上，才能选出合适的熔断器，确保乘用车电气设备的安全运行。

新能源汽车电路熔断器的选型规则作者：梁恒来源：《科学与财富》2016年第31期摘要："保险丝"属于冷门领域，这是因为为适应现代工业讲求快速运算，大量信息的交换下，各业界设计出更符合需求的主动组件；而相对在被动组件业界，如熔断器（保险丝）就有点被忽略了。

随着汽车电子的发展，特别是新能源汽车的电子控制单元的增多如：电动空调、电动暖风、DC/DC、车载充电机等，传统保险丝的选取方法（如额定电流的1.2-1.5倍）会出现非设计者意愿的情况如：误动作即出现非故障熔断保险丝现象；或保险未起熔断保护作用而引起着火现象。

结合笔者实践工作经验，本文通过一系列的分析，选取适合的保险丝，既可防止出现非故障原因而熔断保险丝的情况（误动作），又能满足电路的分断能力，从而提高整车的可靠性。

关键词：新能源汽车；电路熔断器；选型；要求；规则；前言：在新能源汽车的研发试制及用户中的使用，经常发生在上下电时熔断保险丝的情况，给调试及用户带来极大不便。

行业内一起混合动力电动车动力电池组由于某些因素而着火了，但主电路保险丝却完好无损，没有起到应尽的保护作用。

针对上述现象，经过深入分析，发现其中最主要的原因就是保险丝的选取方法不对，要么以一般保险丝的熔断概念来选取，要么对使用要素及产品特性分析不全面，造成出现误动作或保险未起熔断保护作用而引起着火的隐患。

本文通过负载特性、环境温度、熔断特性、分断能力及相关参数计算等几方面综合分析。

提供一种选取适合的保险丝的方法，可防止出现非保险故障原因而熔断保险丝的情况。

同时又能在过载及短路情况下进行电路保护。

从而提高整车的安全可靠性，减少用户的抱怨与投诉。

一、新能源汽车电路熔断器选型的要求新能源汽车电路熔断器的选型是通过对负载特性、位置影响、环境温度、熔断特性及相关参数计算等几方面综合分析而进行的。

选择一种适合的熔断器选型方法，可防止出现非保险故障原因而熔断保险丝的情况（误动作），同时又能在过载及短路情况下对电路进行保护，从而提高产品（如整车）的安全可靠性。