Internal Combustion Engine&Parts
0引言
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整车上的高压用电设备日益增多，高压熔断器的匹配计算就显得尤为重要。本文主要对某款纯电动汽车的高压熔断器匹配计算的基本流程及方法进行研究分析。首先通过对高压熔断器的分类，简单的阐述高压熔断器的选用原则，高压熔断器的匹配的计算流程和方法，最后通过实例进行详细的描述。
1熔断器的分类
熔断器分为四类：①英标熔断器为陶瓷材质，体积小，性价比高，用于陶瓷材质，小于240V的UPS；②美标熔断器为三聚氰胺网格布加陶瓷层叠工艺制成，抗冲击能力强，焦耳积分值小、功率损耗小、直流性能优越，用于变电站、电力机车；③欧标熔断器为陶瓷材质，运行温度低、功率损耗小、焦耳积分值小，适合结构紧凑、性能优越、大功率场合，尤其在手动维修开关（MSD）；④法标熔断器循环性能强、体积小，构造独特，适用于小型UPS、小型交流驱动器等。
2高压熔断器的选用原则
确保整车用电器安全工作，选择合适规格就变得尤为重要。熔断器的选型需考虑因素：电路中熔断器上的电流特性、电压特性、熔断器工作环境温度、安装尺寸、应用线路等。当工作电压和安装尺寸一定的
情况下，熔断器的选择从电流特性、环境温度及应用线路考虑。
2.1电流特性因素：对于高电流保护区，所选熔断器应具备：容量大，通常在几十到几百A，能够承受瞬间高电流、高脉冲，安全可靠性高；运行环境温度相对较高，机械特性好。
2.2环境温度因素：环境温度因素由两方面组成。一是有无风冷，二是温度区间。风冷主要考虑风冷散热风速，得出修正系数；最高环境温度，得出温度校正因数。
2.3应用线路因素：一般情况下，一辆电动汽车的PDU使用4~5个高压熔断器，主要包括电机控制器、空调线路、DC/DC&OBC、PTC等高压大电流设备。
3纯电动汽车高压熔断器的匹配的计算流程和方法
赛欧油耗首先根据系统电压确定高压熔断器额定电压选型，在根据安装空间位置确定熔断器类型选用，然后计算额定电流确定最终型号。
3.1系统电压的确定
根据高压熔断器所处的高压系统电压范围，确定高压熔断器系统最高电压。由于电路压降等问题，故高压熔断器的额定输出电压应大于等于用电器的额定电压。
3.2熔断器类型选用
根据额定电压等级与安装空间位置的确定，可以对熔断器进行初步选型。安装方式不同，选用不同的熔断器型式。在240V及以下系统中，一般使用英标熔断器；其余一般B级电压电路优先选用美标熔断器。
3.3高压熔断器的额定电流计算（美标）
①对于电流熔断器，先核算分断能力，即最大分断电
流，如式（1）所示：
（1）式中：U max为动力电池最高电压；R为该回路短路时等效电阻。
②电动汽车各高压回路在选择电流熔断器时，首先根据最大输出功率、动力电池额定电压和效率计算该回路最大允许持续负载
电流，如式（2）所示：
（2）式中：P为回路最大输出功率；U为动力电池额定电压；η可为回路总传递效率。
③通常熔断器的额定电流值是基于环境温度23℃±5℃时的值，为了满足电动汽车实际工况要求，需要对额定电流值进行修正。综
合修正系数如式（3）所示：
（3）式中：K t为环境温度修正系数；K e为热连接修正系数；K v为风冷修正系数；K f为频率修正系数；K b为负荷常数。
④根据所在回路负载的不同，需要添加一个放大系数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；对于驱动电机回路，K取1.2~1.5。故高压熔断器的额定电流为：
（4）⑤在选择电流熔断器时，需要参考电流熔断器的熔断时间与熔断电流关系图，以便合理地保证电流熔断器在容许时间内熔断。
4安装方式
熔断器并联时，施加的电压不得超过0.9UN（熔断器
纯电动汽车高压熔断器的匹配计算
张竹；古勋
（江西昌河汽车有限责任公司，景德镇333000）
摘要：以某纯电动汽车为例，介绍了纯电动汽车直流高压熔断器的匹配和计算设计的基本流程及方法。通过本文为后续车型开发高压熔断器的匹配和计算提供了依据。
关键词：高压熔断器；效率；焦耳积分；功率损耗
额定电压）。并联时各熔断器所承受的电路释放的能量可
能不一致。需考虑到电流分配不一定均匀，还应确保不超
过其各自允许的最大负载电流。串联熔断器可能无法均
分施加的电压。建议串联的熔断器的熔断时间小于10ms，
福克斯focus
且每个熔断器恢复电压不超过0.9UN的故障电流情况下
使用。
5过载要求
高压熔断器在严重过载的情况下可能发生误操作。故
在实际应用当中，应设定熔断器在相应时间及频次范围内
熔断器的最大过载电流。按照过载时间分为两类：一类超
过一秒的称为过负荷；另一类不超过一秒的称为脉冲负
载。一般以I<I max<Iτ×百分数的形式计算过载电流。Iτ是指从熔断器时间/电流曲线读取的过载持续时间t相对应的
熔断电流，I指熔断器的额定电流。表1给出了针对具体负
载I max的选用熔断器原则。
发生频次过载（≥1秒）脉冲负载（小于1秒）
每月一次以下每周两次以下每天数次
I max<Iτ×80%
I max<Iτ×70%中国车有哪些品牌
I max<Iτ×60%
I max<Iτ×70%
I max<Iτ×60%
/表1I max选用原则
除表1中规定的参数外，在任意10分钟以上的时间段内，负载电流的RMS值(均方根)不得超过熔断器允许的最大负载电流。
6实例
6.1工作电压范围
以某一款纯电动车为例，根据整车高压网络拓扑，收集高压器件额定电压、功率等参数，收集结果见表2。
负载类型额定电压额定输出功率/
负载功率配汽车钥匙
最大允许负载回路电流
I1=P/（η*μ）（注效率值取0.9）
ACCM DC108V  1.4kW
14.4A
表2高压动力回路负载基本参数
纯电动车是直流电压，要考虑回路中的电感对电压灭弧的影响。所以在熔断器选择上，熔断器可以承受的最大电压值一定大于系统中的电压值126V。
6.2综合修正系数确定
（5）环镜温度对熔断器载流能力有影响，根据温度修正曲线，本方案中高压控制盒正常工作温度为60℃。则K t 取值0.8。
如果铜排的承载的电流密度小于1.0A/mm2，则熔断器应该适当降低额定电流。另外若熔断器固定在盒子内，根据散热条件，K e应做相应调整，通常内置盒子内安装的熔断器K e修正系数取值0.8。本方案中熔断器放置于封闭盒子内，K e取值0.8。
性价比最高的汽车冷却风速对熔断器载流能力的影响，本方案设定熔断器放置于封闭的空间内，风速可视为0，则K v取值为1.0。
频率对熔断器载流能力的影响，对于安装于高压控制盒系统内的熔断器，基本是处于低频范围运行，
K f取值为1.0。
K b：封装方式修正系数：陶瓷管封装为1.0，环氧玻纤复合管封装为0.8
。本方案中，高压盒中均采用环氧玻纤复合管封装，故K b取值0.8。
根据以上修正系数取值，计算综合修正系数
根据所在回路负载，空调压缩机回路放大系数K取1.2~1.5。故高压熔断器额定电流：
6.3匹配计算结论
根据上述计算，空调压缩机回路适配的高压熔断器主要参数信息如表3，同时根据供应商（友容）提供的选型参数信息，基本选定220V EVXE-35A熔断器符合设计参数要求。
压缩机电压压缩机额定电流选定熔断器电压选定熔断器电压≥125V DC33A~42A220V DC35A
表3参数匹配选定
6.4熔断器参数验证
完成初步选型后，根据实际运行工况数据对熔断器额定电流值进行参数验证，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验证。根据友容高压继电器选型参数表得出表4。
型号弧前I2t（A2S）全部I2t（A2S）功率损耗（W）EVXE-35A73500  4.7
表4220V EVXE-35A熔断器参数表
①当系统电压为108V时，通过友容35-500A的220V 焦耳积分值特性曲线，得出电压108V对应系数为0.52，结合表4中“全部I2t（A2S）”算出焦耳积分值可得表5。
规格电流（A）电压（V）焦耳积分值J（A2t）EVXE35220500×0.52=260
表5
②根据空调压缩机的工作电流曲线，可以得出焦耳积分值=432×0.09274=171.5焦耳，EVXE-35A的焦耳积分值大于空调压缩机设计要求值。
③根据EVXE-35A的时间电流曲线，可以查出171.5焦耳对应熔断时间大于1秒，满足要求。
7结论
根据以上匹配验证得出空调压缩机保险选择220V DC EVXE-35A符合设计要求。
参考文献院
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