對電氣系統設計上,為了避免電器過載或線路短路引起的安全事故,常常使用熔斷器,在熔斷器選擇的過程中,其線路持續工作電流應小于熔斷器的額定電流。這里的持續工作電流是指在最高的環境溫度下,持續通過電路(熔斷器、端子、護套和導線)的最大電流。
圖1:額定電流、持續工作電流和時間-電流特性
工程角度上,在電源的主回路上會設計有主熔斷器,新能源部分如電池系統一般利用MSD進代替,在此基礎上,應考慮支路用電器的實際情況,設置相應的分支熔斷器,以確保低層的線路出現故障時,高層的熔斷器不被熔斷,此時保證了其它之路的正常工作。
圖2:熔斷器結構層次示例
前面在《簡述熔斷器在電動汽車上的應用 》中聊過主要的選擇方法,如果熔斷器選擇不當,與電線、用電器不夠匹配時,可能會引起如主熔斷器燒毀、線纜起火等問題,因此其在電氣安全保護中,作用很大。
除了熔斷器的設置外,BMW在電氣保護中,采用一種SBT(Safety Battery Terminal)的保護裝置,SBT直接與蓄電池正極柱相連接,其目的是在碰撞事故發生時,切斷起動機電路和發電機電路,降低短路和由燃油引起的燃燒爆炸等風險。
圖3:SBT在整車電路中
SBT可以根據實際需要,將起動機、發電機電路和不需要斷開的其它車載電器電路分開,其基本結構如下:
圖4:SBT基本結構
其中:①是緊固螺栓;②控制線插件;③B+接線柱;④保護殼體;⑤卡爪;⑥電源線;⑦碰撞控制線;⑧蓄電池正極連接器。
SBT的工作過程如下:
(1)初始狀態
上述兩種電路均與蓄電池正極極柱相連,兩條回路上的用電器均能正常工作。
圖5:初始狀態
(2)爆燃開始
當SBT接收到碰撞傳感器傳來的信號后,引爆其中配置的帶有爆燃材料的柱體,將產生大的推力,使得起動機與發電機電路與蓄電池正極接線柱斷開。
圖6:爆燃開始
(3)爆燃結束
隨著爆燃產生的力對接線柱的推動,電源線后退,法蘭被外部的保護外殼所卡住。
圖7:爆燃結束
(4)保護狀態
另一面,SBT的卡爪在法蘭另一側卡住,使得法蘭在外殼保護和SBT卡爪之間,這樣,電源線就無法回彈,無法與蓄電池正極接線柱電路相連接,整個切斷回路歷時約3ms,SBT以最快的速度,起到保護電路的作用。
圖8:保護狀態
總結:
(1)安全是工程開發第一要考慮的問題,任何時候安全問題不能妥協。
(2)在成本與安全問題上,兩者最好達到統一,做到既安全成本又降低,如采用SBT接線柱,可使得維修成本降低一半左右,如果不能統一,參考第一條。
來源:第一電動網
作者:劉敢闖
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