聊聊熔斷器在電動汽車上的應用

後台有新之助和一葉知秋幾位朋友在問關於熔斷器標準及選型的事情，前段時間比較忙，就耽擱住了，這裡簡單結合標準簡單聊聊熔斷器在電動汽車上的選用，後續有時間在具體分析一些有意思的案例。

1 熔斷器的定義

熔斷器（Fuse）是指當電路中電流超過一定的值後，通過自身發熱使得熔體熔斷，斷開電路連接以保護電路的一種電器。其廣泛應用於高低壓配電系統、控制系統以及用電設備中，是應用最普遍的保護器件之一。

熔斷器的電路保護作用，是指對電線和用電設備的保護，對電線的保護在於避免電線著火，對於用電設備則為過載保護，以避免燒毀用電設備。因此在設計電氣系統的時候，應充分考慮用電設備功率，電線及熔斷器之間系統匹配問題。

圖1：熔斷器基本構造

2 熔斷器主要的標準

對於熔斷器標準體系來說，主要分IEC標準，UL標準及ISO標準，其中中國GB，德國DIN及英國BS基本等效採用IEC標準。IEC標準主要有IEC 60127、IEC 60269等，UL主要有UL248等，ISO主要有ISO 8820系列等。

圖2：不同標準的熔斷器

對於中國GB來說，目前現行或即將實施的關於熔斷器的國標標準有37個，還有相應行業標準，對應不同的電壓等級或行業。針對道路汽車用的標準主要參考ISO 8820的GB31465系列。

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圖3：熔斷器主要的國標

3 熔斷器主要的技術指標

額定電壓：熔斷器的額定電壓應大於適用電氣系統的標稱電壓，以適應可能出現的過電壓情況，在過電壓的情況下，熔斷器可能會出炸裂等危險的情況。

額定電流和持續工作電流：額定電流用於標示熔斷器的規格，持續工作電流是指在最高的環境溫度下，持續通過電路的最大電流，持續工作電流應小於額定電流。

連接電阻：較大的連接電阻會導致熔斷器接觸點的溫度升高，工作電流會隨之而降低，實際工程中，應在OEM指定的熔斷器、護套和連接器進行測試，達到熱平衡後，不應超過規定的範圍。

環境溫度：熔斷器的特性曲線跟環境溫度密切相關，超出其使用的溫度範圍，會引起熔斷器內部電阻的升高，進一步使得其溫度升高，這樣使得熔斷器會有降額現象產生，因此在選擇熔斷器時，應考慮環境溫度，採用相應的降額係數。

時間-電流特性：熔斷器歸根到底是屬於電流保護，在電線起火前將電路切斷，因此，熔斷器的選擇應在電線最大運行溫度Tmax超過之前熔斷，這樣才能保證系統的安全。

選擇性：熔斷器應分層設計，設計的過程中，應保證底層熔斷器先熔斷，高層熔斷器後熔斷或不熔斷，這樣才能確保單路故障不會影響到更高層系統的電氣系統正常工作。

熔斷器的耐浪涌特性：整車系統電路複雜多變，在選擇熔斷器的過程中不僅要考慮持續工作電流和額定電流，還要考慮用電器的浪涌特性，保證能夠經受住浪涌衝擊而不發生熔斷。

4 熔斷器的選擇流程

在車輛實際的開發過程中，單就熔斷器的選擇來說，除了電壓、電流之外，還要考慮其環境因素，如溫度條件、通風情況、海拔情況，以及電氣系統之間相關作用而產生的干擾等，下面的計算公式為某知名熔斷器廠家提供的選型方法，基本涵蓋了相關的修正因素，其實在選用相關的熔斷器時，主要的供應商會進行相應的推薦，以便更好的發揮其產品特性。

圖4：熔斷器選型方法

一個簡單的電氣系統包括熔斷器、連接導線和用電器，熔斷器基本的作用是保護電線以免過熱，在造成電線熱損壞之前熔斷器就應熔斷，因此在熔斷器的選擇的同時，相應的其連接導線也需要相應的選擇和校核，GBT 31465.2給出了選型及校核的流程圖，如下圖。

圖5：熔斷器及電線的選擇流程圖

5 小結

熔斷器的選擇跟系統的額定電流、最大電流衝擊、環境因素、連接電線等因素都有關係，雖然標準及各個公司都提供了一些普遍的選用原則，但是在實際開發過程中，還要考慮系統電路的影響，電動汽車搭載的電力電子器件較多，之間相互作用也可能出現一些有意思的現象，後續有空再聊聊。