一文读懂MSD：新能源汽车电池安全防护关键组件
一文读懂MSD：新能源汽车电池安全防护关键组件
MSD（手动维护开关）是新能源汽车动力电池系统中的重要安全组件，其主要功能是在高压环境下保护维修人员的安全。本文将详细介绍MSD的功能、原理、选型要求及其在电池Pack中的应用，帮助读者全面了解这一关键部件的技术细节。
MSD的主要功能
MSD是为了保证动力电池组在使用过程及维护过程的安全性，在动力电池系统Pack中安装使用的。其主要功能包括：
- 保护在高压环境下维修电动汽车的技术人员安全
- 应对突发情况，可以快速分离高压电路的连接
- 在维修时断开高压，确保安全
图 1 msd在动力电池系统的应用
MSD的基本原理
MSD被设计在Pack主回路中，内置高压保险丝，及高压互锁功能。其工作原理如下：
- 在外部短路时，保险丝会切断高压回路
- 需要手动断开高压时，高压互锁先断开，然后再断开高压回路
图 2 电池包的MSD安装位置
MSD需要具备的功能
耐火性：MSD除Fuse外的材料都是塑料材质，必须保证MSD的材质满足UL94V0的耐火等级。新国标要求火烧测试130s，如果MSD不耐火，外部火从MSD进入Pack里面，这个是不能接受的。
IP等级：MSD安装一般安装在箱盖上，为了保证Pack满足IP67或IP6k9k，MSD自身必须满足IP67与IP6kk，在MSD选型时，需要把这个作为一个基本参数考虑，要求供应商提供验证的相关报告。如果可能，先对MSD部件进行振动，振动后再进行IP67或IP6k9k测试，这样能保证这个部件在Pack整个寿命周期内的IP可靠性。
IP防护：MSD在连接时，要保证IPXXD，断开时满足IPXXB，这个是很容易被忽视。不满足IPXXB，就意味看手指可以接触到高压危险部件，这是不允许的。
可直接手动：MSD的设计必须保证，不需要断开任何工具即可实现手动断开，且这种断开，连接的次数至少50次。实际的要求次数要远大于这个次数（可能到500次）
MSD在Pack中选用需要考虑的要素
设计位置：MSD应设计在Pack的电池中间位置，如100串的电池Pack，需要将MSD设计在50串的中间位置，为了保证断开时起到降总电压的功能，总电压切断成几段较低的电压，可以降低可能的安全风险。
安装位置：Pack安装后，MSD必须在车内，可以实现车内乘客可以在发现安全隐患时，在车内就可以快速切断高压回路。
选型因素：
- 额定电压：如果PACK的最大电压在400V上下，应选择大于等于DC450V档
- 负载持续电流：MSD的额定电流应大于负载持续电流的2倍
- 负载峰值电流：MSD的负载峰值电流能力需要大于负载峰值电流
- 反应时间：MSD的熔断反应时间应该小于继电器的粘连时间
MSD的选型示例
以某项目电池包为例，其输出功率要求电流约130A。具体选型要求如下：
- 额定电压：Pack的Umax为420V，因此MSD的额定电压需要大于等于450V
- 负载持续电流：MSD可选350A的Fuse（350A＞2*130A）
- 反应时间：Umax为420VDCR100mΩ，短路电流为Umax/DCR=4200A
从下图可以看到4000A时MSD熔断时间为4ms，继电器粘连时间约30ms，MSD的熔断时间小于继电器的粘连时间，这个MSD可满足选型需求。
图 4 MSD熔断时间
图 5 继电器粘连时间
图 6 msd结构应用实例
MSD虽然只是Pack的一个小部件，但由于这个部件涉及到产品的安全，它的选型非常重要，需要我们做充分的考虑。