电动汽车高压配电箱熔断器及其技术的创新研

一、立项依据

㈠国内外现状、水平和发展趋势

纯电动汽车(ElectricVehicle),是一种仅采用动力电池作为储能动力装置的汽车。动力电池通过功率变换装置为驱动电机提供电能,使得驱动电机工作运转,驱动电机经传动系统带动车轮旋转,从而推动汽车前进或后退。纯电动汽车结构简单、能量利用率高、噪音低、零排放,可解决汽车给人类带来的能源危机和环境污染问题。

目前,在国家产业政策的推动下,新能源汽车受到了各汽车厂家的极大重视,动力电源需通过高压配电盒进行分配,同时完成对高压系进行上下电控制,因此高压配电盒是电动汽车在运行时必不可少的部件,其性能的优劣将直接影响整车性能的好坏。高压回路在工作过程中,会发射出高频电波,对外界控制器造成一定的干扰,影响车辆正常、安全行驶;现有的汽车用高压配电箱体一般采用铝材合金材料制作而成,通过铝壳,降低对外界的干扰,这类配电箱体的缺点是成本较高、重量大,同时在发生碰撞时,壳体有可能造成内部短路,存在较大安全隐患。由于,高压配电箱是电动汽车动力电池系统的重要组成部分,在系统中起到控制和分流的作用。为了保护动力电池系统的每一条高压分支回路,硬件上,一般会在各个回路上串联一个熔断器,熔断器的质量直接决定了使用的安全性。

㈡项目研究开发目的和意义

目前市场上的管状保险丝通常采用熔丝作为熔体,该保险丝能够承受的最大电压为V,因此,应用范围有限,如果电压过高,保险丝在熔断时绝缘壳内部容易产生电弧,电弧会使绝缘壳内部的温度和气压急剧升高,并有可能发生爆炸。而且现有的高压保险丝体积大,难以用于小型化设备。

电动汽车是一个新兴的产品,安全性要求高,传统的熔断器在分段能力和安全性方面均比较低,电动汽车主要动力来源就是电池组以及对电池组进行控制和整车进行供电的高压配电箱,配电箱的设计和配电箱内熔断器的质量直接决定该电动汽车的质量和安全性,本项目是基于目前电动汽车的发展趋势,并且结合目前电动汽车的的特性,当前熔断器市场情况,熔断器质量的情况进行分析,实施的一项改善性研究,本项目研究的目的是提供一种电动汽车高压配电箱熔断器,满足电动汽车市场发展的趋势,有效的保证异常情况电路的分断能力,保证使用安全。

㈢项目达到的技术水平及市场前景

随着半导体技术的快速发展,半导体设备逐渐趋于小型化,并且对额定电流范围以及低倍过载电流保护的要求也越来越高,目前市场上的熔断器体积大、且可达到的最大额定电流较小而导致额定电流范围较小。并且随着环保和资源保护的要求,政策的不断调整,电动汽车行业兴起并发展,电动汽车使用安全的问题异常突出,特别是动力的高压配电箱的异常情况分断能力是重点,所以如何提升和保证电动汽车高压配电箱的熔断器性能是本项目研究的重要目的。

本项目研发的电动汽车高压配电箱熔断器与现有技术相比,管体内的至少两条熔丝并联设置,熔丝包括交替设置的粗熔体和细熔体,细熔体横截面积小,电阻大,弹簧压缩于粗熔体之间,当发生短路或者电流过载时,细熔体的温度迅速升高,当细熔体的温度达到熔点变软时,弹簧的伸力使软化的细熔体迅速断开,大大提高了响应时间,对电路进行有效地保护,改变熔丝的条数以及排列方式,额定电压可以覆盖90-V,大大增加了应用的范围,且体积小,结构简单,适合大规模推广应用。

二、研究开发内容和目标

㈠项目主要内容及关键技术

本项目研发的是一种电动汽车高压配电箱熔断器,主要解决了传动熔断器使用在电动汽车高压配电箱上存在的分段能力低,分段效果差的问题,以及以此带来的安全隐患问题。

本项目研发的电动汽车高压配电箱熔断器包含管体及设于管体两端的电流端子,管体内设有至少两条熔丝,熔丝相互并联,每条熔丝包括交替设置的粗熔体和细熔体,细熔体上套设有弹簧,弹簧压缩于粗熔体之间,管体内还设有灭弧层。当发生短路或者电流过载时,细熔体的温度迅速升高,当细熔体的温度达到熔点变软时,弹簧的伸力使软化的细熔体迅速断开,大大提高了响应时间,对电路进行有效地保护,改变熔丝的条数以及排列方式,大大增加了应用的范围,且体积小,结构简单。

㈡技术创新点(国家有关部门、全国(世界)性行业协会等具备相应资质的机构若颁布相关技术参数或标准,应提供。)

1、采用粗细两种规格熔断丝交替并联设置,并通过在细熔断丝上采用套设的方式设置弹簧,当汽车发生短路时,细熔丝温度快速的上升,出现熔断,实现迅速断开的目的,响应时间大大提升,对电路的保护能力大大提升;

2、在细熔断丝上采用套设的方式设置弹性组件,实现熔断后的快速拉伸并断开,提升反应速度和缩短相应时间,有效的提升安全性和对电路的保护能力;

3、通过在管理设置灭弧层,能够有效的保证使用和熔断过程电弧产生的抑制,有效的保证电箱内安全,避免电弧产生火灾;

4、熔丝的条数和排列方式可以根据使用需要进行改变,能够有效的提升使用的便捷性,并且提升该项目成果的使用范围和适应性;

5。粗熔丝采用两端开设凹陷结构的形式设置,将弹性元件设置于该凹陷内部,有效的节省熔断器的体积,使体积更小,安装更加方便;

6、管体采用环氧树脂或陶瓷制作,通过在外涂覆防爆层,保证熔断的安全,避免起火,造成更大的损失。

㈢主要技术指标或经济指标

1、结构:包括管体、电流端子、熔丝、灭弧层;

2、熔丝为银丝、银镍合金丝、镍铜合金丝、铜银合金丝或者镍银铜合金丝。

3、细熔体上镀锡或者镀铅。

4、细熔体上开设有若干通孔或者通槽;

5、熔丝呈卷曲状、直线状或者缠绕状;

6、灭弧层为全填充的灭弧沙、半填充的灭弧沙、固化的灭弧块或者涂覆的灭弧胶。

7、灭弧沙为石英砂。

8、电流端子为铜端子、铜镀金端子、铜镀银端子、铜镀镍端子、铜镀锡端子。

9、管体为环氧树脂管体或者陶瓷管体,管体外涂覆有防爆层;

10、额定电压:90-V。

三、研究开发方法及技术路线

本项目采用的研发方法主要包含:

1、目前产品使用现状和产品市场表现情况,对市场需求进行调查,结合企业的研发能力和产品的在设计和功能方面发展趋势进行项目研发的前期调研,并进行汇报;

2、对项目研发可行性进行研讨并确定项目研发对产品的工艺技术要求的确定,同时制定项目研发方案;

3、按照公司项目管理要求执行研发工作,按照要求和计划目标完成各部分研发;

4、执行产品样品制作和测试,根据测试数据进行相关最后的整改,确保最终产品符合设计要求;

5、执行量产,并进行项目研发的总结。

研发路线:

1、结构设计:

包括管体及设于管体两端的电流端子,电流端子为铜端子,管体内设有两条熔丝和,熔丝和相互并联,熔丝包括交替设置的粗熔体和细熔体,熔丝和为银丝,粗熔体和细熔体呈直线状,细熔体上套设有弹簧,弹簧压缩于所述粗熔体之间,管体内还设有全填充的灭弧沙。灭弧沙为石英砂,可以防止电弧的产生,避免发生火灾;细熔体横截面积小,电阻大,弹簧7压缩于所述粗熔体之间。

2、原理:

当发生短路或者电流过载时,细熔体32的温度迅速升高,当细熔体32的温度达到熔点变软时,弹簧7的伸力使软化的细熔体32迅速断开,大大提高了响应时间,对电路进行有效地保护。

四、计划工作进度

20XX年XX月—20XX年XX月:市场调查,项目可行性研究;

20XX年XX月—20XX年XX月:项目执行研讨和审核,并制作项目研发的计划和工艺技术要求;

20XX年XX月—20XX年XX月:按照计划执行各项研发和测试工作;

20XX年XX月—20XX年XX月:样品制作和测试,并且不足进行完善和改进,保证符合设计要求;

20XX年XX月—20XX年XX月:批量生产,并进行项目的总结。

创新发展


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