熔斷器的工作原理看起來(lái)比較簡(jiǎn)單，在電路中出現(xiàn)瞬時(shí)大電流時(shí)，熔絲自身發(fā)熱，把自己熔斷就算完成使命。但在一個(gè)確定的電路中，選擇什么樣的熔絲，才能夠恰到好處的實(shí)現(xiàn)，遇到故障電流，在短時(shí)間內(nèi)熔斷；同時(shí)又能確保，在長(zhǎng)期的正常工作電流作用下，不會(huì)出現(xiàn)熔斷，甚至不會(huì)因?yàn)閭鄣睦鄯e而出現(xiàn)電阻增大情形，影響到回路的效率。這才是好的熔斷器追求的目標(biāo)。

電動(dòng)汽車(chē)上使用的熔斷器，既需要普通配電系統(tǒng)中直流高壓熔斷器的熔斷保護(hù)性能，同時(shí)，還需要承受道路車(chē)輛的沖擊和振動(dòng)，這是對(duì)電動(dòng)汽車(chē)高壓系統(tǒng)內(nèi)使用的熔斷器的一類(lèi)獨(dú)特要求。

1 熔斷器類(lèi)型和特點(diǎn)

按照供配電系統(tǒng)中習(xí)慣性的叫法，250V以下稱為低壓。我們現(xiàn)在所說(shuō)的高壓直流熔斷器，實(shí)際上是針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的電氣系統(tǒng)中的習(xí)慣叫法。控制電路以外的，都被我們叫做高壓系統(tǒng)。電動(dòng)汽車(chē)上的高壓直流，目前主流都在1000V以下。

直流熔斷器的類(lèi)型，按照結(jié)構(gòu)劃分可以分成插入式、螺旋式、無(wú)填料封閉管式、有填料封閉管式和快速熔斷器幾種。

插入式，指熔斷器的熔體以插接的方式固定在熔斷器支座上，一旦出現(xiàn)故障熔斷，可以只更換熔體而不必拆卸整個(gè)熔斷器。它主要由瓷蓋、瓷座、動(dòng)觸頭、靜觸頭和熔絲組成。這是一種比較傳統(tǒng)的熔斷器。如下圖所示。

螺旋式，指熔斷器兩側(cè)的接線端靠螺紋旋接的方式連接到一起的一類(lèi)熔斷器，它主要由瓷帽、熔斷管、瓷套、上接線端、下接線端及座子組成，基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。

無(wú)填料封閉管式，是將一片或者幾片熔體并聯(lián)封閉在一個(gè)套管內(nèi)，熔體上人為設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)作為熔斷點(diǎn)的一種熔斷器。它主要由熔斷管（纖維管）、插座和熔片組成。使用過(guò)程中，此類(lèi)熔斷器接入回路時(shí)需要配套支座作為絕緣固定之用。基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。

有填料封閉管式熔斷器，指在封閉管體內(nèi)熔體周?chē)畛浣?jīng)過(guò)處理的石英砂，用以加速電弧的熄滅的一類(lèi)熔斷器。它主要由管體、指示器、石英砂填料和熔體組成。管體由滑石陶瓷制成。當(dāng)熔斷器遇到故障電流熔斷后，指示器顯示其熔斷狀態(tài)。簡(jiǎn)圖如下圖所示。

快速熔斷器，強(qiáng)調(diào)反應(yīng)迅速，在出現(xiàn)短路情況時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)回路電氣的保護(hù)。快速熔斷器的基本組成與有填料封閉管式熔斷器類(lèi)似，主要區(qū)別在于熔體的材質(zhì)和具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。快熔的熔體多數(shù)都是銀或者銀合金，在熔體薄片上設(shè)計(jì)各種切口，并在特定位置添加其他材質(zhì)的焊點(diǎn)，目的就是期望故障電流出現(xiàn)時(shí)，熱量都集中在設(shè)計(jì)的幾個(gè)點(diǎn)上，以利于短時(shí)間熔斷。快熔外形如下圖所示。

快熔又包含全范圍保護(hù)和短路保護(hù)兩種應(yīng)用。全范圍保護(hù)，過(guò)載、短路均由快熔進(jìn)行保護(hù)，適用于小功率裝置或器件裕度較大的場(chǎng)合。短路保護(hù)：快熔只針對(duì)出現(xiàn)短路電流的情形進(jìn)行保護(hù)。實(shí)際上，快熔想要兼顧過(guò)載延時(shí)和短路瞬時(shí)，是一件非常高難度的事情。

我們?cè)陔妱?dòng)汽車(chē)高壓回路中，主要應(yīng)用快熔，而最為關(guān)注的參數(shù)是它的可靠性、熔斷速度和分?jǐn)嗄芰Α＝辏蹟嗥鲝S家不斷針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的特殊性，進(jìn)行短路保護(hù)的研究。有一種觀點(diǎn)逐漸被大家認(rèn)可：選用快熔的分?jǐn)嗄芰Γ⒉皇窃酱笤胶谩?/p>

電動(dòng)汽車(chē)是一個(gè)獨(dú)立的電氣系統(tǒng)，這點(diǎn)與大電網(wǎng)的性質(zhì)并不完全相同。供配電系統(tǒng)的觀點(diǎn)是，保護(hù)電氣的分?jǐn)嗄芰υ礁撸到y(tǒng)就越安全，因?yàn)榇箅娋W(wǎng)的電壓高，形式復(fù)雜，相對(duì)一個(gè)局部用電器來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是能量無(wú)限大。這時(shí)候，越是能夠可靠切斷短路電流，越是能夠及早切斷短路電流，這個(gè)回路就越安全。電動(dòng)汽車(chē)，作為一個(gè)獨(dú)立的電氣系統(tǒng)，其最大的短路電流是有限的，可以計(jì)算的。在這個(gè)級(jí)別的短路電流發(fā)生時(shí)，能夠快速有效分?jǐn)啵攀琴N合電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用實(shí)際的要求。如果沿用傳統(tǒng)的供配電領(lǐng)域?qū)ΡＷo(hù)電氣的認(rèn)識(shí)，一味追求高的分?jǐn)嗄芰Γ赡馨l(fā)生的情形反而是，分?jǐn)鄷r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，失去了最佳保護(hù)時(shí)機(jī)。

2 幾種熔斷器的對(duì)比

1）幾種熔斷器的結(jié)構(gòu)形式不同，工作的精確程度要求不同帶來(lái)價(jià)格的差異，基本上，近似電氣參數(shù)的熔斷器，從前到后，價(jià)格逐漸提高。

2）分?jǐn)嗄芰Υ嬖诓町悺Ｈ蹟嗥鞯幕竟δ芫褪怯龅焦收想娏鳎瑪嚅_(kāi)回路。分?jǐn)嗄芰κ且粋€(gè)重要的考察參數(shù)。當(dāng)然，不是所有熔斷器放在電路中都是為了保護(hù)短路情況，但分?jǐn)嗄芰κ侨蹟嗥鞯哪芰χ刚鳌２迦胧饺蹟嗥鞣謹(jǐn)嗄芰ψ畈睿畲髱浊О玻粺o(wú)填料封閉管式的分?jǐn)嗄芰β杂刑岣撸畲罂梢赃_(dá)到十幾千安水平。其余幾種，螺旋式、有填料封閉管式、快速熔斷器，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)目的可以實(shí)現(xiàn)不同的分?jǐn)嗄芰Γ罡呔梢赃_(dá)到幾十千安水平。

3）保護(hù)對(duì)象不同。快速熔斷器主要用來(lái)保護(hù)半導(dǎo)體設(shè)備，普通熔斷器則是用來(lái)保護(hù)電線電纜。

3 電動(dòng)汽車(chē)高壓直流熔斷器選型方法

針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)這樣的直流電路選擇熔斷器，在確定采用快速熔斷器的前提下，主要分三個(gè)步驟進(jìn)行選型。

首先，按照回路額定電壓和額定電流選擇熔斷器規(guī)格。熔斷器額定電壓高于回路中可能出現(xiàn)的最高電壓，也就是動(dòng)力電池滿電電壓。電流，則主要考慮額定電流以及回路電流類(lèi)型、溫度等基本因素的影響。下面是考慮電流的一個(gè)常規(guī)公式：

式中： In——熔斷器額定電流； Ir——保護(hù)回路的負(fù)載電流； K1——負(fù)載形式矯正系數(shù)； K2———溫度矯正系數(shù)。其中，K1主要考慮回路電流的波動(dòng)情形，比如電流紋波，起動(dòng)峰值電流大小等等，電流曲線越平穩(wěn)，K1取值越大，一般選0.6-0.75范圍。K2是考慮溫升對(duì)熔斷器載流能力的影響，溫升的因素既包括環(huán)境溫度是否高于標(biāo)準(zhǔn)室溫，也包括熔斷器自身工作溫升，是否常常大負(fù)載運(yùn)行。一般情況下，K2選擇0.6.-0.8范圍。

其次，用正常工作過(guò)程中出現(xiàn)的短時(shí)峰值電流去校核熔斷器在出現(xiàn)峰值電流時(shí)是否會(huì)有熔斷風(fēng)險(xiǎn)，沖擊電流的校核，既要考慮峰值電流值，也要考慮延續(xù)時(shí)間。

最后，進(jìn)行預(yù)期短路電流校核。計(jì)算整個(gè)電池包最大短路電流，可以按照最高工作電壓除以回路內(nèi)阻的方式作出估計(jì)。回路內(nèi)阻，包括電池內(nèi)阻，連接導(dǎo)體內(nèi)阻，接觸內(nèi)阻及回路中各個(gè)電氣元件的內(nèi)阻之和。得到最大短路電流后，對(duì)比你選擇的熔斷器標(biāo)稱分?jǐn)嗄芰Α?biāo)稱分?jǐn)嗄芰β源笥谀愕亩搪冯娏髦凳潜容^理想的情況。

當(dāng)然，前面第一步中直接使用額定電流的方式是比較粗略的做法，更精確的做法是取得運(yùn)行工況實(shí)際電流曲線，選擇有代表性的一段，采用積分方法計(jì)算電流平均值，再去熔斷器的特性曲線圖上去查找合適的規(guī)格。其后的峰值電流驗(yàn)證，方法與前面類(lèi)似。

4 關(guān)于熔斷器承受車(chē)輛環(huán)境下的振動(dòng)和沖擊的能力

熔斷器安裝在電池包內(nèi)或者高壓箱內(nèi)，對(duì)其耐沖擊和耐振動(dòng)性能的下限要求，是滿足電池包在沖擊和振動(dòng)方面的標(biāo)準(zhǔn)要求。具體測(cè)試方法在國(guó)標(biāo)《GB/T 31467.3-2015 電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第3部分 安全性要求與測(cè)試方法》的7.1振動(dòng)和7.2 機(jī)械沖擊中有詳細(xì)規(guī)定。