对电气系统设计上,为了避免电器过载或线路短路引起的安全事故,常常使用熔断器,在熔断器选择的过程中,其线路持续工作电流应小于熔断器的额定电流。这里的持续工作电流是指在最高的环境温度下,持续通过电路(熔断器、端子、护套和导线)的最大电流。
图1:额定电流、持续工作电流和时间-电流特性
工程角度上,在电源的主回路上会设计有主熔断器,新能源部分如电池系统一般利用MSD进代替,在此基础上,应考虑支路用电器的实际情况,设置相应的分支熔断器,以确保低层的线路出现故障时,高层的熔断器不被熔断,此时保证了其它之路的正常工作。
图2:熔断器结构层次示例
前面在《简述熔断器在电动汽车上的应用 》中聊过主要的选择方法,如果熔断器选择不当,与电线、用电器不够匹配时,可能会引起如主熔断器烧毁、线缆起火等问题,因此其在电气安全保护中,作用很大。
除了熔断器的设置外,BMW在电气保护中,采用一种SBT(Safety Battery Terminal)的保护装置,SBT直接与蓄电池正极柱相连接,其目的是在碰撞事故发生时,切断起动机电路和发电机电路,降低短路和由燃油引起的燃烧爆炸等风险。
图3:SBT在整车电路中
SBT可以根据实际需要,将起动机、发电机电路和不需要断开的其它车载电器电路分开,其基本结构如下:
图4:SBT基本结构
其中:①是紧固螺栓;②控制线插件;③B+接线柱;④保护壳体;⑤卡爪;⑥电源线;⑦碰撞控制线;⑧蓄电池正极连接器。
SBT的工作过程如下:
(1)初始状态
上述两种电路均与蓄电池正极极柱相连,两条回路上的用电器均能正常工作。
图5:初始状态
(2)爆燃开始
当SBT接收到碰撞传感器传来的信号后,引爆其中配置的带有爆燃材料的柱体,将产生大的推力,使得起动机与发电机电路与蓄电池正极接线柱断开。
图6:爆燃开始
(3)爆燃结束
随着爆燃产生的力对接线柱的推动,电源线后退,法兰被外部的保护外壳所卡住。
图7:爆燃结束
(4)保护状态
另一面,SBT的卡爪在法兰另一侧卡住,使得法兰在外壳保护和SBT卡爪之间,这样,电源线就无法回弹,无法与蓄电池正极接线柱电路相连接,整个切断回路历时约3ms,SBT以最快的速度,起到保护电路的作用。
图8:保护状态
总结:
(1)安全是工程开发第一要考虑的问题,任何时候安全问题不能妥协。
(2)在成本与安全问题上,两者最好达到统一,做到既安全成本又降低,如采用SBT接线柱,可使得维修成本降低一半左右,如果不能统一,参考第一条。
来源:第一电动网
作者:刘敢闯
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