電動汽車充電的關(guān)鍵技術(shù)

確保電動汽車充電安全的

關(guān)鍵要素

隨著電動汽車的快速發(fā)展，如何安全、穩(wěn)定、快速地為電動汽車的電池充電，便成為電動汽車能否廣泛被消費(fèi)者接受的關(guān)鍵要素之一，其中確保電池充電安全性的重要零組件便是符合汽車產(chǎn)業(yè)AEC-Q200的規(guī)范要求的保險(xiǎn)絲。本文將為您介紹電動汽車充電的關(guān)鍵技術(shù)，以及由 SCHURTER 碩特推出符合AEC-Q200規(guī)范要求的保險(xiǎn)絲特性。

確保大量串并聯(lián)充電電池的

安全性相當(dāng)重要

化石燃料的供應(yīng)有限，并且燃燒時(shí)會釋放有害氣體造成空氣污染，這使得電動汽車成為目前汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重要方向。但近幾十年來，汽車的數(shù)量和尺寸都在增加，使得汽車變得越來越舒適、越來越堅(jiān)固、越來越安全，因此也越來越重，中檔汽車的重量已經(jīng)達(dá)到1.5噸。因此，電動汽車也需要大量的能源才能為其提供充足的動力。

想要使電動汽車擁有足夠的動力，便需要通過以并聯(lián)和串聯(lián)方式將小型電池單元（每個(gè)電池尺寸為4 VDC/3200 mAh）互連來實(shí)現(xiàn)，其需要串聯(lián)100個(gè)電池才能獲得大約400 VDC的工作電壓，然后通過許多這樣的400 V串并聯(lián)電池組來實(shí)現(xiàn)整個(gè)電池封裝的耐用性、里程范圍和性能。在性能強(qiáng)大的電動汽車中，將需要數(shù)千個(gè)電池以這種方式進(jìn)行快速組裝。

因此，確保電動汽車充電安全是至關(guān)重要的，這涉及多方面的安全措施和實(shí)踐。在充電過程中，必須使用認(rèn)可的充電設(shè)備，并對充電設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，避免濕氣和極端環(huán)境，也需要在充電過程中正確插入和斷開插頭，并監(jiān)控充電過程、遵循生產(chǎn)商建議，防止過度充電與避免物理損傷。在電動汽車中，通常會使用電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，BMS）來確保充放電的安全。

電動汽車的BMS是一個(gè)關(guān)鍵的電子系統(tǒng)，用于監(jiān)控、控制和管理電動汽車中的高壓鋰離子電池。BMS旨在最大程度地提高電池性能、安全性和壽命。BMS的功能通常包括電壓監(jiān)控、溫度監(jiān)控、充放電管理、故障檢測和管理、容量估算、通信與控制等功能。BMS可以最大限度地發(fā)揮電池性能，同時(shí)也能確保電池安全和長期使用壽命，車輛可以更有效地利用電池能量，同時(shí)減少可能導(dǎo)致電池?fù)p壞或性能下降的風(fēng)險(xiǎn)。

電池平衡是確保充電過程

安全性的關(guān)鍵技術(shù)

考慮到電動汽車中安裝了數(shù)千個(gè)此類電池，因此充電過程非常重要，且電池最終必須在盡可能短的時(shí)間內(nèi)充電。這項(xiàng)棘手任務(wù)的解決方案稱為“電池平衡”，這是指由于多個(gè)類似構(gòu)造的電池單元，因?yàn)橹圃觳町惢蚴褂脿顩r不同，這些單元可能會有微小的電氣特性差異，導(dǎo)致某些單元比其他單元更快地充電或放電，從而使得各單元的電壓或容量失去平衡，“電池平衡”便是對電池組進(jìn)行均勻充電的電子電路（通常是BMS的一部分）。

電池平衡技術(shù)的主要目的是確保整個(gè)電池組中的每個(gè)單元都能夠被均衡地充電和放電，以避免單元之間的不平衡導(dǎo)致的問題，比如容量不平衡、電壓不平衡等問題。電池平衡的工作原理便是將吸收能量非常快的電池充電減慢一點(diǎn)，因此串聯(lián)電池組中最薄弱的環(huán)節(jié)，便決定了充電過程的速度。每個(gè)電池單元都需要單獨(dú)處理，這是利用電池組最大電容，并抵消單個(gè)電池老化／衰弱的唯一方法。

當(dāng)然，電池組中的每個(gè)單獨(dú)的電池都必須受到過流保護(hù)。每個(gè)電池組需要數(shù)千個(gè)保險(xiǎn)絲，具體取決于每個(gè)電池組。由于電池組中不能容許錯(cuò)誤，對于這種保險(xiǎn)絲的要求，便是要求具備完全的可靠性。此類保護(hù)必須能夠無任何故障地運(yùn)行至少15年，保險(xiǎn)絲必須在最冷的冬天和酷熱的天氣中一樣發(fā)揮其功能，面對沖擊、振動與日常磨損，以及應(yīng)對開啟、關(guān)閉、加速等循環(huán)的能力將不可或缺，這對這些保險(xiǎn)絲的要求是相當(dāng)嚴(yán)苛的。

電池平衡技術(shù)對于延長電池壽命、提高性能以及確保安全性非常重要。通過保持各電池單元之間的均衡，可以更有效地利用整個(gè)電池組的性能，并且減少可能導(dǎo)致電池?fù)p壞或性能下降的風(fēng)險(xiǎn)。

AEC-Q200規(guī)范汽車行業(yè)

無源組件的標(biāo)準(zhǔn)要求

AEC是汽車電子委員會的縮寫，其背后是一個(gè)總部位于美國的組織，專注于汽車供應(yīng)行業(yè)電子零部件資格的標(biāo)準(zhǔn)化。其中的Q200標(biāo)準(zhǔn)是于20世紀(jì)90年代中期推出，描述了對無源零部件的要求，而Q100標(biāo)準(zhǔn)及其衍生產(chǎn)品則專注于有源零部件。這些AEC標(biāo)準(zhǔn)在全球范圍內(nèi)得到認(rèn)可，并被汽車行業(yè)的所有領(lǐng)先制造商所接受。

AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展旨在確保汽車電子零部件在極端環(huán)境條件下的可靠性和耐久性，因?yàn)槠噧?nèi)部環(huán)境對電子零部件的要求相當(dāng)嚴(yán)苛，例如高溫、低溫、震動、濕度變化等。

AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)于2001年首次推出，并在此后不斷修訂和更新，以適應(yīng)不斷變化的技術(shù)和需求。它涵蓋了多種測試條件和要求，以確保電子零部件的可靠性。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了各種測試項(xiàng)目，包括高溫壽命測試、低溫壽命測試、濕熱壽命測試、濕熱循環(huán)測試、濕熱恒壓測試、溫度循環(huán)測試、機(jī)械震動測試等，以驗(yàn)證零部件在極端條件下的可靠性和耐久性。

AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)的遵循對于汽車電子供應(yīng)鏈中的零部件制造商和供應(yīng)商至關(guān)重要，符合這一標(biāo)準(zhǔn)的零部件能夠證明其能夠在汽車應(yīng)用中提供穩(wěn)定可靠的性能，并且有助于減少因電子零部件故障而引起的汽車召回和問題，同時(shí)增強(qiáng)汽車的安全性和可靠性。

針對汽車中使用的保險(xiǎn)絲的具體測試和一組專門定義的要求，在整個(gè)汽車發(fā)展歷史中其實(shí)并不相關(guān)。然而，因?yàn)槠囯娮宇I(lǐng)域的技術(shù)和應(yīng)用不斷發(fā)展，隨著電子控制單元和電力驅(qū)動器的引入，這種情況已經(jīng)完全改變，保險(xiǎn)絲也將作為一個(gè)主題包含在Q200標(biāo)準(zhǔn)的下一次更新中，AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新和完善，以確保其符合當(dāng)前和未來的汽車電子零部件需求，并且持續(xù)提高汽車系統(tǒng)的可靠性和安全性。

符合AEC-Q200規(guī)范要求的高質(zhì)量保險(xiǎn)絲

SCHURTER 碩特向來專注于航空航天工業(yè)的高可靠性要求，并與歐洲太空總署（ESA）合作，并根據(jù)AEC-Q200的其他無源零部件的規(guī)格需求來開發(fā)產(chǎn)品，通過與汽車行業(yè)的全球主要參與者密切合作，SCHURTER 碩特為保險(xiǎn)絲開發(fā)了測試程序，以滿足Q200的要求，以這種方式制造的保險(xiǎn)絲可以貼有不受限制且國際認(rèn)可的Q200“批準(zhǔn)標(biāo)章”。

SCHURTER 碩特為汽車行業(yè)提供符合AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)的全系列保險(xiǎn)絲，支持各種應(yīng)用（電池管理、空調(diào)、柴油和汽油發(fā)動機(jī)的緊耦合電子設(shè)備等等）。SCHURTER 碩特與國際汽車組織和行業(yè)本身的密切聯(lián)系，使SCHURTER 碩特非常有能力解決與車輛制造中電子設(shè)備保護(hù)相關(guān)的所有問題。

SCHURTER 碩特始終是全球電子電氣零部件的進(jìn)步創(chuàng)新者和制造商，SCHURTER 碩特的產(chǎn)品可確保安全、清潔的電力供應(yīng)，同時(shí)使設(shè)備易于使用。SCHURTER 碩特提供廣泛的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，包括電路保護(hù)、連接器、EMC產(chǎn)品、開關(guān)和輸入系統(tǒng)，以及電子制造服務(wù)。此外，SCHURTER 碩特已準(zhǔn)備好與客戶合作，以滿足他們的應(yīng)用特定要求。

以SCHURTER 碩特UMT 250系列保險(xiǎn)絲為例，這是一款表面貼裝（SMD）保險(xiǎn)絲，尺寸僅有3 x 10.1 mm，支持250 VAC、125 VDC，是可在80 mA至10 A運(yùn)作的SMD保險(xiǎn)絲，可以最小的緊湊型封裝設(shè)計(jì)，用最小的占地面積實(shí)現(xiàn)最大分?jǐn)嗄芰Γm用于脈沖型連續(xù)電流。

UMT 250系列可在80 mA至10 A的高電流范圍下運(yùn)作，支持200 A @ 250 VAC（IEC）的高分?jǐn)嗄芰?，并通過277 VAC和250 VDC的UL認(rèn)證，根據(jù)ATEx和IECEx要求，可用于實(shí)現(xiàn)不可滲透的氣密密封灌封膠，也可用于本質(zhì)安全應(yīng)用，包括SMD PCB的初級保護(hù)、醫(yī)用器材、電池保護(hù)等應(yīng)用領(lǐng)域。

結(jié)語

電動汽車的電池充放電安全是不可忽視的關(guān)鍵要素，符合AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)的保險(xiǎn)絲，更是確保電動汽車電池充電安全的重要零部件。SCHURTER 碩特為汽車行業(yè)提供符合AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)的全系列保險(xiǎn)絲，可以滿足電動汽車各種應(yīng)用的安全需求，將是您開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品理想的零部件選擇。

審核編輯：湯梓紅