摘要
　　雖然混合動(dòng)力和電動(dòng)車比傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車更節(jié)能，但由于電子系統(tǒng)的顯著增加需要新的電路保護(hù)概念。高可靠性（如電池管理或傳輸逆變器的惡劣的環(huán)境）需要采用特定的技術(shù)。
　　技術(shù)論文
　　伴隨著每一代新汽車的問世，電子系統(tǒng)的數(shù)量也在不斷增加。不僅是因?yàn)閷?duì)高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS）或互聯(lián)信息娛樂系統(tǒng)的需求不斷增長(zhǎng)，如今即使是入門級(jí)汽車也整合了高端汽車中的先進(jìn)電子系統(tǒng)，包括安全、遠(yuǎn)程信息處理和互聯(lián)。對(duì)于這些電子系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)階段的早期就將保護(hù)考慮進(jìn)來是非常重要的。不幸的是，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，電路保護(hù)往往被低估，甚至被忽略了。電路保護(hù)為何如此重要呢？不僅是因?yàn)樗兄陔娮釉O(shè)備保持其設(shè)計(jì)功能，還可以增強(qiáng)可靠性；在許多情況下，乘員安全是保護(hù)生命的最重要的方面。電氣危害的主要來源是來自人體的 ESD（如在連接智能手機(jī)時(shí)觸摸 USB端口），以及在汽車制造或進(jìn)入維保時(shí)來自組裝或維修人員的 ESD。來源于電路中的負(fù)載切換瞬變，以及雷電引起的（通過磁場(chǎng)進(jìn)入車輛電子設(shè)備的）浪涌等。過載和短路電流與汽車內(nèi)的電源有關(guān)，需要使用保險(xiǎn)絲或自復(fù)式保護(hù)器件（如 PPTC）加以保護(hù)。
　　立法，正將環(huán)境保護(hù)的需要轉(zhuǎn)化為提高燃油效率的更強(qiáng)制性的法規(guī)。歐盟將在 2021 年將二氧化碳排放限制在 95g/km，而在其他地區(qū)，針對(duì)二氧化碳排放量也有非常相似的規(guī)定。所有汽車制造商遵行這些法規(guī)的唯一途徑是在其產(chǎn)品組合中推出混合動(dòng)力和電動(dòng)車型。如此會(huì)導(dǎo)致越來越多的電子設(shè)備被采用，特別是高壓/大電流應(yīng)用（逆變器、DC-DC 轉(zhuǎn)換器、充電器等等）。因此，針對(duì)這些要求的特定的電路保護(hù)解決方案的需求在不斷增加。
　　然而，設(shè)計(jì)師在尋找合適的技術(shù)或產(chǎn)品、滿足這種新汽車系統(tǒng)的應(yīng)用要求上卻往往面臨著挑戰(zhàn)。
　　本文將重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)電路保護(hù)的特殊要求，并介紹在這一領(lǐng)域當(dāng)前和未來的技術(shù)對(duì)混合動(dòng)力汽車中主要的大功率應(yīng)用。
　　電池管理系統(tǒng)
　　純電動(dòng)和混合動(dòng)力車需要便攜式儲(chǔ)能來為電動(dòng)動(dòng)力組件提供電力。最根本的問題是，電能無法被儲(chǔ)存，只能以化學(xué)形式（如電池和燃料電池）或機(jī)械形式存在，需要通過使用電能轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)換成電的形式。關(guān)鍵在于以最小的封裝和環(huán)境污染并盡可能有效地進(jìn)行轉(zhuǎn)換（即具有高功率密度和能量密度的轉(zhuǎn)換）。尋找能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換裝置的過程是艱巨的，從汽車動(dòng)力到車輪的整個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程都必須是最高效的。
　　EV/HEV 的電池的理想特性有：
　　? 高功率/能量密度，以減少空間和重量。
　　? 高電流以降低充電時(shí)間。
　　? 長(zhǎng)壽命和循環(huán)壽命。
　　? 良好的電池平衡和電池組管理，以提高效率和續(xù)航。
　　? 合理的成本。
　　電池是由單個(gè)的電池單元組成的，它們將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。多個(gè)這樣的電化學(xué)電池單元串聯(lián)起來，形成一個(gè)電池模塊，以提供一定的電壓。每個(gè)單位電池單元的電壓取決于電池的化學(xué)性質(zhì)；串聯(lián)模塊的電池單元數(shù)量取決于所需的總電壓。
　　EV/HEV 中使用的電池是一個(gè)電池組，由多個(gè)電池模塊的串聯(lián)和并聯(lián)組合。串聯(lián)和并聯(lián)組合是基于所需的直流側(cè)電壓和電池的能量容量配置的。串聯(lián)連接產(chǎn)生所需的電壓，并聯(lián)連接為電池組的最小運(yùn)行時(shí)間提供所需的容量。此外，電池組配備了充電平衡和均衡、以及電池組管理電路。電池組管理電路確保了可靠性和對(duì)過充電、過放電、短路和熱過載的保護(hù)。電池組管理電路能夠?qū)﹄姵氐臓顩r和故障進(jìn)行報(bào)告。
　　
　　圖 1：鋰離子電池系統(tǒng)。電池單元及電池組
　　此外，還需要對(duì)電池管理系統(tǒng)本身加以保護(hù)，使這一重要的系統(tǒng)在所有條件下（組裝、維護(hù)和正常運(yùn)行）都安全可靠。
　　圖 2 所示的是包含主要模塊的高壓電池系統(tǒng)。
　　
　　圖 2：高壓電池系統(tǒng)：構(gòu)建模塊及其保護(hù)
　　主要保護(hù)需求為：
　　1.傳感線路保險(xiǎn)絲可以保護(hù)防止傳感線路短路：根據(jù)電池系統(tǒng)，會(huì)安裝多達(dá) 200 條傳感線路來測(cè)量每個(gè)電池單元的電壓，以確定它們的充電狀態(tài)和狀況。從理論上講，根據(jù)故障模式，在隨機(jī)傳感線路之間會(huì)發(fā)生短路。潛在的故障：交通事故或裝配問題，導(dǎo)致冷卻劑或其他液體的泄漏，從而產(chǎn)生導(dǎo)電沉積。