如何看待主動(dòng)式熔絲的發(fā)展？

隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，電池系統(tǒng)的充放電性能都在大幅提升，相應(yīng)的，設(shè)計(jì)它的安全性對(duì)工程師來說成了一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

在展開PYTIC設(shè)計(jì)的集中保護(hù)熔絲之前，我們可以就為什么需要做這個(gè)方面做一些討論。

▲圖1.PYTIC所做的集中保護(hù)熔絲

Part 1 主要發(fā)展方向（主動(dòng)式熔絲的價(jià)值）

在早期階段，如之前所說，采用的是熱熔保險(xiǎn)絲+高壓直流接觸器的高壓電路開斷保護(hù)設(shè)計(jì)，存在的問題在于：

壽命折損問題：由于老化現(xiàn)象，熱熔絲無法耐受多次車輛急加速峰值電流沖擊。

發(fā)熱問題：在正常工作下發(fā)熱量大，特別是特斯拉走的是高電流充電路線，在300A左右這個(gè)門檻就會(huì)給系統(tǒng)帶來散熱功率和成本的顯著影響。

系統(tǒng)問題：最重要的是，主回路熱熔保險(xiǎn)絲（CCC：400A~700A）無法在過電流為1kA~3kA的范圍內(nèi)，快速切斷高壓回路；遇到特殊的工況沒辦法保護(hù)高壓接觸器，很容易讓系統(tǒng)粘連。

說到底這個(gè)問題在于，熱熔保險(xiǎn)絲選型中，需要在耐峰值電流沖擊和大電流短路保護(hù)能力之間做取舍，保險(xiǎn)絲和接觸器在大電流短路情況下無法良好匹配，當(dāng)遇到的非常棘手的問題，比如車輛發(fā)生碰撞（線纜點(diǎn)蝕短路）和電池包熱失控（這個(gè)畫風(fēng)很有意思）等高風(fēng)險(xiǎn)異常狀況下，無法快速切斷高壓電路。

▲圖2.替代的兩種路徑

目前替代方案主要有兩條路：

一條路是Autoliv所做的圍繞火藥的爆破式斷開熔絲；一條路是森薩塔所做的主被動(dòng)高壓電路智能保險(xiǎn)絲（GFPA）。

后面這種機(jī)制是通過一組鐵芯感應(yīng)高壓電路上的電流，當(dāng)電流超過預(yù)定觸發(fā)電流時(shí)，鐵芯產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸力便會(huì)觸發(fā)內(nèi)部動(dòng)作機(jī)構(gòu)在極短時(shí)間內(nèi)切斷高壓電路，從而保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。

GFPA還集成了主動(dòng)控制開關(guān)，可以異常狀況下快速切斷高壓電路。

Part 2 PSM是什么？效果如何？

這個(gè)系統(tǒng)比較重要的是把電流感知和動(dòng)作直接一體化了，通過快速切斷這個(gè)大電流的過程，把后續(xù)對(duì)接觸器的破壞給處理掉。也就是說，這個(gè)熔絲是犧牲自己來保護(hù)電池，甚至是高壓系統(tǒng)。

說到底，這個(gè)模塊成為易損件，把高壓接觸器的損壞率降低了（降低粘連的幾率）。

▲圖3.檢測(cè)觸發(fā)和動(dòng)作

我們之前的設(shè)計(jì)，最大挑戰(zhàn)問題在于大電流下溫度的上升，如下面這個(gè)對(duì)比設(shè)計(jì)一樣，同樣的直流快充工況，整個(gè)溫升的差異是特別明顯的。

▲圖4.溫升的對(duì)比差異

我選了一個(gè)規(guī)格給大家參考。之前有這個(gè)產(chǎn)品的負(fù)責(zé)人找我交流，這是個(gè)很有意思的方案，如果大家感興趣可以找我，我來代為介紹。

▲圖5.PSM熔絲的一個(gè)規(guī)格

小結(jié)：昨天是我入職新工作第一天，的確和以往的工作相比有完全不同的體驗(yàn)。

我以后更愿意挖掘一些特別有意思的方面，在很多汽車應(yīng)用的前沿科技領(lǐng)域去做一些分享。也歡迎各位做有趣創(chuàng)新的朋友和我交流。