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提高电动汽车电池性能与安全的创新应用:主被动高压电路智能保险丝

作者:
2021/01/15
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  如何提高电动汽车以及电池系统性能的同时确保其安全性是电动汽车系统设计过程中存在的一大挑战。目前在电动汽车中普遍采用的热熔保险丝+高压直流接触器的高压电路开断保护设计存在不少应用和安全问题:热熔保险丝由于老化问题无法耐受多次车辆急加速峰值电流冲击;热熔保险丝在正常工作下发热量大,加重系统的散热功率和成本;目前主流的主回路热熔保险丝(CCC:400A~700A)无法在1kA~3kA范围的过电流状态下快速切断高压回路以保护继电器和整车系统;设计工程师在热熔保险丝选型中需要在耐峰值电流冲击和大电流短路保护能力之间做取舍,时常会导致保险丝和接触器在大电流短路情况下无法良好匹配,设计人员需要大量时间进行匹配选型工作,大大加长开发周期;在车辆发生碰撞和电池包热失控等高风险异常状况下无法快速切断高压电路。

  主被动高压电路智能保险丝(GFPA)

  森萨塔科技为提高电动汽车高压电路安全性和降低系统设计匹配难度而开发了独创的主被动高压电路智能保险丝(GFPA)。森萨塔科技的GFPA集成了被动式(过电流)和主动式(火焰开关pyro switch)电路切断触发机制于一身。GFPA的被动触发机制通过一组铁芯感应高压电路上的电流,当电流超过预定触发电流时,铁芯产生的磁场吸力便会触发内部动作机构在极短时间内切断高压电路从而保护整个系统。另外GFPA还集成了主动火焰开关,可以在发生车辆碰撞(可由安全气囊碰撞开关直接驱动)以及电池包热失控和系统1kA~3kA范围过电流(可由电池包管理系统BMS触发)等异常状况下快速切断高压电路。

  GFPA集成了被动式(过电流)和主动式(火焰开关pyro switch)电路切断触发机制于一身

  森萨塔科技的GFPA可以提供以下功能:

  第一,GFPA提供1kA到2.5kA之间多档触发电流;

  第二,当高压电路电流高于触发电流时,GFPA可以在1ms将短路电流进行钳位,并在3ms内确保高压电路切断保护系统和关键部件。有GFPA的保护,高压直流接触器就不需要过高的短路耐受能力,与接触器的匹配也变的简单;

  第三,GFPA被动触发机制仅靠高压电路的电流驱动,无须额外电源和信号输入和驱动;

  第四,GFPA在工作中的接触电阻为0.15mOhm,发热量低,持续工作电流可达400A;

  第五,GFPA在低于触发值的峰值电流多次冲击下(可达数万次)仍能保持正常性能;

  第六,GFPA集成的主动式触发机制靠安全气囊的碰撞开关或BMS电流信号驱动,可以在5ms时间内切断高压电路;

  第七,GFPA最大切断能力可达10kA/1000Vdc @27uH和20kA/1000Vdc @6uH。

  森萨塔科技的主被动高压电路智能保险丝可以为电动汽车和电池系统提供全面的保护,包括系统过电流、短路、车辆碰撞、热失控和其它系统异常状况,同时可以大大简化系统的设计和匹配。GFPA目前已经通过多家欧美日一线车企验证测试和系统匹配,并进入小批量量产阶段。

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