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
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
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。
高铁、地铁、电动汽车快速熔断器的选型与应用
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
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
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。
【汽车】纯电动汽车高压熔断器选型分析
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。
高压熔断器选型
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。
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一、概述
现阶段动力电池能量密度越来越高，单体电芯容量越来越大，各高压部件一旦出现短路现象而无相应的保护措施，轻则部件损坏，重则引起火灾（尤其动力电池），后果将不堪设想，所以各高压部件回路的保护至关重要，本文将阐述纯电动汽车高压直流熔断器计算及选型方法，并实例说明。
电动汽车电气拓扑图如图一所示。
图一电动汽车电气拓扑图
二、熔断器选型
2.1 熔断器分类
1）按动作特性主要分为：
普通熔断器（gG/gL）、快速熔断器部分范围保护（aR）、快速熔断器全范围保护（gR）、Time-delay型及特殊熔断器；
2）按照外形形状主要分为：
a、英标熔断器
英式熔断器壳体采用陶瓷材质，圆柱管体，具有体积小、浪湧耐受性能強、性价比高、弧电压小、功耗低等特点，一般小于100A的熔断器推荐采用英式系列熔断器。
英标BS88熔断器样式如图二所示。
图二英标BS88熔断器
b、美标熔断器
美式熔断器系列的产品，两端触刀为一体式，熔体直接一次性焊接，可抗强冲击及振动，具备高阻燃、高绝缘性能，弧电压小，功耗低，此系列为电动汽车的优选，一般大于100A的熔断器推荐采用美标系列以增加可靠性。
美标熔断器样式如图三所示。
图三美标熔断器
c、欧标熔断器
欧标方形熔断器壳体采用陶瓷材质，该产品具有运行温度低、功率损耗小、焦耳积分值小等特点，适用于要求结构紧凑、性能优越、大功率应用场合，尤其在手动维修开关（MSD）中大量使用。
欧标方形熔断器样式如图四所示。
图四欧标方形熔断器
d、法标熔断器
法标熔断器具有循环性能强、体积小、构造独特等特点，模块化底座方便安装，结构紧凑，适用于占用空间小的PDU、BDU、小型交流驱动器以及其它小功率应用。
法标圆形熔断器样式如图五所示。
图五法标圆形熔断器
2.2 熔断器额定电压的选择
熔断器作为电路中的保护器件，在回路中出现故障时，熔断器工作分为
“熔”+“断”两个过程，“熔”的过程与电流有关系，“断”的过程与电压有关系。
熔断器的电压可以表述为：此熔断器可以分断此电压所产生的电弧。
电压有交流电及直流电的区别，在纯电动汽车，为直流电压，因回路中电感在熔断器分断瞬间会产生感应电压，同时要考虑回路中的电感对电压灭弧的影响。
熔断器可承受的最大电压值一定大于系统中的电压值，同时对于交直流熔断器在分断上有明显区别，交流电呈正弦波形交替传导，每周波有一个过零点，此时电量值最低很容易熄灭电弧；而直流电的任何波形都不存在过零点，在分断直流短路故障电流时，全靠熔断片的迅速汽化和石英砂的扩散吸附和冷却作用强迫熄灭电弧，因此要比分断交流电弧困难得多。
对于电动汽车用熔断器的电流选型，第一步是要考虑在正常工作时不能动作，也就是熔断器不能误动作，这一点是熔断器电流的出发点，也是基本点。
熔断器熔断主要是个热积累的过程，根本上来说持续电流是选型的依据。
熔断器额定电流In=I额*K/(Kt*Ke*Kv*Kf*Ka*Kb)
式中：In—熔断器额定电流；I额—负载额定电流；K—负载修正系数；Kt—温度修正系数；Ke—连接器件热传导系数；Kv—风冷修正系数；Kf—频率修正系数；Ka—海拔修正系数；Kb—熔断器壳体修正系数；
通过上述公式，可以计算得到一个初步的熔断器额定电流值，初步选型完成后，根据实际运行工况数据对熔断器额定电流值进行参数修正，例如通过过载电流持续时间、电流大小、冲击电流持续时间、电流大小等因素进行参数修正。
三、实例分析
以某纯电动物流车为参考对象，分析其工业熔断器选型方案，本实例均选用友容保险。
表一某电动汽车电气参数
K：负载修正系数，根据所在回路负载的不同，需增加一个放大系数K，对于阻性负载回路，K取1.5左右；对于容性负载回路，考虑到上电冲击，K取2左右；电动压缩机启动瞬间峰值电流过大，K取7~8左右；对于驱动电机回路，K取1.2~1.5左右；此处K值取值见表二：
表二 K值取值表
Kt：温度修正系数，对于电动汽车，一般环境温度最高可达60℃，参照图六温度修正系数表，Kt=0.8；
图六温度修正系数曲线图
Ke：连接器件热传导系数，按照每个回路的电流，按照1.3A/mm2为100%，参照图七连接器件热传导系数曲线图，得出的Ke数据见表三。
图七连接器件热传导系数曲线图
表三Ke值取值表
Kv：风冷修正系数，熔断器采用自燃对流冷却，参照图八风冷修正系数曲线图，没有采取额外散热处理，取Kv=1；
Kf：频率修正系数，直流电流频率1000Hz以下，参照图九频率修正系数曲线图，取Kf=1；
图八风冷修正系数曲线图
图九频率修正系数曲线图
Ka：海拔修正系数，按照现在电动汽车运行工况，取Ka=1；
Kb：熔断器壳体修正系数，对于陶瓷壳体，取Kb=1，对于三聚氰胺壳体，取Kb=0.9；
结合以上修正系数，根据公式：
In=I额*K/(Kt*Ke*Kv*Kf*Ka*Kb)，陶瓷壳体熔断器选型电流如下：
OBC回路：In=19.09*1/(0.8*0.76*1*1*1*1)=31.39A熔断器选型为32A或35A；DCDC回路：In=4.34*3/(0.8*0.97*1*1*1*1)=16.78A熔断器选型为20A或25A；电机回路：In=130.2*1.2/(0.8*0.85*1*1*1*1)=229.76A，考虑到电机峰值电流202.5A，熔断器选型为250A~300A；
A/C回路：In=3.47*7/(0.8*1*1*1*1*1)=30.36A熔断器选型为32A或35A；PTC回路:In=4.34*1.5/(0.8*0.97*1*1*1*1)=8.39A熔断器选型为10A或12A；。