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电力传动系的电路保护

时间:08-27 来源:3721RD 点击:

,通过传导或通过邻近电缆的感应耦合,会诱发其他瞬变。

3.菊链 I/F(如热插拔、ESD)的过电压/ESD 保护。电路保护器件应具有较低的电容(保持信号完整性,最大程度降低数据丢失)、低钳位电压、小形式因数,以及 10 到 数百 W 的功率容量。

4.电池串两端的高压 TVS 可提供瞬变保护(如热插拔)

图 3:传感线路和电池监测保护

5.Overvoltage CAN 总线 I/F 的过电压/ESD 保护:CAN 总线是用于将电池监测控制器与更高级的 BMS 控制器(然后与汽车中的其他控制器通信)连接起来的典型的接口。在汽车电池系统的密集环境中,CAN 线路会遭受由 ESD(例如在装配和维护的过程中)导致的过电压应力或其他汽车系统通过偶合或传导而引起的瞬变。

6.用于电力线保护的高压/大电流保险丝:高压/大电流主保险丝是汽车大功率系统中电流过大或短路事件情况下确保安全性的最后一道防线。合适的保险丝需要与系统下游的其他保险丝(例如接线盒)进行良好的协调。保险丝需要能够承受几千安培的电流,并且能够长时间持续传导大量的电能。

图 4:微控制器和电力线保护

车载充电器

图 5 是电动和插电式混合动力汽车中使用的典型车载电池充电器的框图。

图 5:电池充电器电路的拓扑结构

该电路由输入端的桥式整流器以及其后的功率因数校正(PFC)电路和全桥 DC/DC 转换器组成。

主要保护需要为:

图 6:桥式整流器、功率因数校正(PFC)和全桥 DC/DC 转换和保护器件

1.交流输入保险丝:需要能够在高达 250V 单相交流电压下高电流(例如 32A)的汽车级过电流保护保险丝。高分断能力以及承受振动、浪涌瞬变和热循环的能力是关键。

2.交流输入瞬变保护:由于直接连接到电网,需要使用 MOV 提供瞬变(8/20µs)保护; 所用的 MOV 需要能够在高温(125°C)下运行,并且提供交流线路的工作电压。符合 AEC-Q200 标准要求是必要条件。

3.直流侧电容器保护:即使直流侧电容器的目的是过滤某些瞬变,但是在某些情况下仍然需要保护;快速汽车级 TVS 二极管可以保护这些昂贵的部件。

a.栅极过电压保护:以前使用的是齐纳二极管,但是这些器件不具有TVS 二极管的快速响应、更高的浪涌能力和可靠性等优点。

b.有源钳位保护:集电极到栅极的直接反馈。当集电极-发射极电压超过钳位元件的击穿电压时,电流流向栅极。因此,栅极电位升高,降低集电极电流斜率,从而达到稳定的状态。钳位元件的设计决定了 IGBT 两端的电压。

4.高压直流侧过电流保护:有助于消除由于 OCB 或电池组中的故障或交通事故等外部事件造成的短路危险。

5.高压直流侧过电压保护:可以清除由开关(热插拔)或其他汽车其他引起的过电压瞬变。

6.CAN 总线-ESD 和瞬变保护。OBC 通过 CAN 总线与BMS 等其他系统进行通信。在密集封装的环境下,CAN 线路经常会受到 ESD(例如在装配和维护过程中)的过电压应力和由其他汽车系统通过感应耦合或传导耦合引起的瞬变的影响。

ISO 10605 和静电放电(ESD)保护

该国际标准是针对道路车辆的,它规定了评估电子模块的各种 ESD 测试方法。这些模块包括信息娱乐和互连解决方案、GPS 接收器到电池和充电系统的控制模块等等。以上每一个例子中的共同点是都需要连接,因为它们将与系统处理器通信并受其控制。通常情况下,控制总线是 CAN 或 LIN 总线,而市场已经开始探索速度更快的总线,包括以太网和对汽车更为专用的 BroadR Reach。在可靠性方面,这些数据总线虽然提供了通信路径,同时也成为 ESD 等电气瞬变的侵入途径。

在消费电子和工业市场中,最常引用的 ESD 标准是 IEC 61000-4-2。它为行业提供了应该使用的ESD瞬变波形的指导准则,以及测试方法。关键是要在已完成的产品和系统(成品)上进行测试。这意味着智能手机、平板电脑或笔记本电脑应是完全组装好的,并且可以在所有电源输入和数据端口插上相应的电缆。然后在系统的机箱、连接器和电缆上完成 ESD 测试。在汽车市场中,这类似于使用 ESD "枪"将完全组装的车辆的各个表面周围全部扫一遍。

但是,情况不止于此。为了确保最高的可靠性,ISO 10605 规定,每个系统必须在车辆中安装之前以单独和完整的形式进行测试。简而言之,确保整个车辆的 ESD 保护可靠性的最佳方法是首先确保每个构件(电气/电子子系统)能够承受反复的 ESD 瞬变。这样做是为了确保模块能够应对由装配过程、维修技术人员或车辆乘员引起的电气干扰。

在完全组装的车辆中,在驾驶员、乘员、组装人员和维修

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