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Pyrofuse的控制和模组的熔断保护

2019/12/03
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Model3 的过流和短路保护
有一个很有意思的事情,就是如果采用之前的 Pyrofuse,整个短路和过流的熔断保护就成为两步,检测电流然后进行逻辑处理然后再来切断电流,那这个安全在功能安全层面是否能做到我们的要求呢?

电流检测和 Pyrofuse 控制回路
Model 3 的管理框图

整个环路分析

如下图所示,使用 Pyrofuse 的连接接口特别少,通过 Wiring Diagram 里面的分析之后,我们可以很清晰的看到这个环路,是通过以下的框图定义的

1)Shunt 电路接口
Shunt 的输出分为两路,在这里面的定义是一路 Shunt Sense 经过电路处理的结果是一个路采集;还有一路是没有经过采集,然后一路 Shunt 温度的回馈值,BMS 通过这两路采集之后进行两路数据比较。

2)Pyrofuse 的控制
通过两个引脚 Squib-P 和 Squib-N,这个就需要这个控制电路有非常高的置信度了。这里的潜在失效有不少,包括 BMS 的输出端、连线和 Pyrofuse 的本身。

模组内的熔丝是这个控制的关键

我觉得,这个 Pyrofuse 特斯拉敢用,完全是建立在

特斯拉有几重熔丝的基础之上的,在过电流过流和短路实验中,底线就是特斯拉在 Model S/X 再到 Model X 的熔丝设计。

如下所示,单个模组一共 1058 个电芯(23S46P),模组里面包括了 2160 个电连接的点,在里面有 46 个电芯*2 的正负连接,外加 2 个采样连接点,这个线径为 0.485 mm。

当短路和过流发生的时候,如果上述的主动逻辑结构出现故障,就靠这个被动的保护机制,当然缺点这个电池的熔丝就全断了。

如果按照我们在方壳和软包里面的设计,可能还是要回到原有的设计方向,在模组或者模组与 Pack 的连接点上,来做一个 J bar 的设计,以在电芯能承受的放电时间里面做一个人为的模组层面的熔丝,主要的目的是为了和这种圆柱的设计相匹配。

这种设计,原先我们一般是用在 MSD 所形成的半个电池包对内短路中的,在这个连接线上做硬的连接载流设计,使它烧断。

还有就是直接在一根软铜排直接打洞

小结:在导入 Pyrofuse 的过程中,进度是有差异的,每家设计针对过流和短路的安全机理,是需要和模组和电芯层面的短路相匹配的,我是觉得能把这个榕寺的价格降下来的
 

特斯拉

特斯拉

Tesla 致力于通过电动汽车、太阳能产品以及适用于家庭和企业的综合型可再生能源解决方案,加速世界向可持续能源的转变。

Tesla 致力于通过电动汽车、太阳能产品以及适用于家庭和企业的综合型可再生能源解决方案,加速世界向可持续能源的转变。收起

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笔者 朱玉龙,一名汽车行业的工程师,2008年入行,做的是让人看不透的新能源汽车行业。我学的是测试和电路,从汽车电子硬件开始起步,现在在做子系统和产品方面的工作。汽车产业虽然已经被人视为夕阳产业,不过我相信未来衣食住行中的行,汽车仍是实现个人自由的不二工具,愿在汽车电子电气的工程方面耕耘和努力,更愿与同行和感兴趣的朋友分享见解。