Korkeajännitesulakkeiden turvallisuusvalikoima uusiin energiaajoneuvoihin: keskeiset teknologiat keraamiseen putkirunkoon, tasavirtakaaren sammutukseen ja asennussuunnitteluun

Kun uusien energiaajoneuvojen akkujärjestelmä kehittyy kohti korkeaa jännitettä, suurta kapasiteettia ja suurta tehoa, korkean{0}}jännitteen sähköturvallisuudesta on tullut tärkeä kysymys ajoneuvon ja akkujärjestelmän suunnittelussa. Akun virtapiirin tärkeimpänä ylivirtasuojalaitteena korkea-jännitesulakkeen on katkaistava nopeasti vikavirta epänormaaleissa olosuhteissa, kuten oikosulku ja vakava ylikuormitus, ja rajoitettava vikaenergian leviämistä luotettavan valokaaren sammutusrakenteen kautta. Siksi sulakkeen nimellisjännite, nimellisvirta, katkaisukyky, valokaaren sammutuskyky, eristys ja lämmönkestävyys liittyvät suoraan korkeajännitejärjestelmän turvallisuuteen.

 

Perinteisistä pienjännitepiireistä poiketen uusien energiaajoneuvojen akut tuottavat korkeajännitteistä-tasavirtaa. DC:llä ei ole luonnollista nolla-risteyskohtaa, eikä kaari voi helposti sammua itsestään oikosulun sattuessa. Siksi korkeajännitteisillä tasavirtasulakkeilla on oltava erityisiä virranrajoitus- ja valokaaren sammutusominaisuuksia. Kun tehoakkujärjestelmässä tapahtuu vakava oikosulku, sulakkeen on suoritettava sulatus, kaariohjaus ja virrankatkaisu hyvin lyhyessä ajassa, jotta vältetään vikavirran aiheuttama lisävaurio akkulle, releille, liittimille ja muille korkeajännitteisille komponenteille.

 

 

 

Tehoakut koostuvat yleensä suuresta määrästä yksittäisiä kennoja, jotka on kytketty sarjaan ja rinnan akkupaketin muodostamiseksi, ja niiden energian varastointikapasiteetti ja oikosulkuenergia ovat paljon suurempia kuin tavallisissa pienjännitesähköjärjestelmissä. Kun pääpiirissä tapahtuu oikosulku, vikavirta voi nousta nopeasti hyvin lyhyessä ajassa. Ilman luotettavaa ylivirtasuojaa epänormaalin virran synnyttämä lämpö voi aiheuttaa johtimien ylikuumenemista, eristemateriaalien vaurioitumista ja jopa vakavampia lämpöturvallisuusonnettomuuksia.

 

Korkeajännitteiset sulakkeet asennetaan yleensä virta-akun päävirtapiiriin, latauspiiriin tai muihin paikkoihin, jotka vaativat korkean-energiavikojen eristämistä. Kun vakava ylikuormitus tai oikosulkuvirta havaitaan, sulate saavuttaa sulamistilan oman kuumennuksensa kautta ja käyttää sisäistä valokaaren sammutusväliainetta rajoittamaan kaaria, jolloin vikavirta katkaistaan ​​määritetyssä ajassa.

 

Siksi sulake ei ole "sulake" yksinkertaisessa mielessä, vaan aktiivinen vianeristyskomponentti uusien energiaajoneuvojen korkeajännitejärjestelmässä. Sen suunnittelussa on otettava huomioon sekä pieni-tehokäyttö normaaleissa työoloissa että suuri-energiakatkaisukyky vikatilanteissa.

 

Varsinaisissa tuotteissa rakenteissa, kuten EV Fuse Ceramic Body, on yleensä otettava huomioon mekaaninen lujuus, eristyskyky, lämmönkestävyys ja sisäinen paineenkestävyys. Erityisesti suurjännite- ja suurvirtasovelluksissa putkimateriaalin valinta vaikuttaa suoraan sulakkeen turvamarginaaliin.

 

 

Korkea{0}}jännitesulakkeet koostuvat yleensä sulatuksesta, putken rungosta, kaaren sammutusaineesta, päätykorkista ja liitosrakenteesta. Normaalin toiminnan aikana sulate sallii käyttövirran kulkemisen määritetyllä alueella, ja sen omaa tehohäviötä tulee hallita kohtuullisella alueella.

 

Kun piiri on vakavasti ylikuormitettu tai oikosulussa{0}}, sulatteen paikallinen lämpötila nousee nopeasti ja sulake syttyy.

 

Sulan hajoamisen jälkeen piirissä voi edelleen olla korkea kaarienergia. Tasavirtajärjestelmissä kaarta ei voida sammuttaa luottamalla AC:n luonnolliseen nollapisteeseen, joten on välttämätöntä absorboida energiaa, alentaa kaaren lämpötilaa ja rajoittaa kaarikanavaa kaaren sammutusmateriaalien avulla.

 

Rakeiset valokaarisammutusaineet, kuten kvartsihiekka, voivat imeä suuren määrän lämpöä sulatusprosessin aikana ja auttaa muodostamaan sulatustuotteen, jolla on korkea eristyslujuus, mikä viimeistelee lopullisen galvaanisen eristyksen.

 

Tämän prosessin aikana putken runko ei vain ota mekaanisen tuen roolia, vaan sen on myös kestettävä sulatusprosessin aikana syntyvä korkea lämpötila ja sisäinen paine. Jos putken rungon mekaaninen lujuus, lämmönkestävyys tai eristyskyky on riittämätön, voi esiintyä ongelmia, kuten putken repeämä, ulkoinen valokaari tai eristyshäiriö, vaikka itse sulate voisi toimia normaalisti.

 

Siksi EV-sulakkeiden keraamisen rungon materiaalisuunnittelussa ei voi keskittyä vain mekaanisiin ominaisuuksiin normaalilämpötilassa, vaan siinä on otettava huomioon myös hetkellisen korkean lämpötilan, korkean jännitteen ja kaaren iskun kokonaisvaikutukset oikosulkukatkaisuprosessin aikana.

 

 

Uusien{0}}energiaajoneuvojen korkeajännitteiset sulakkeet asennetaan yleensä akkukoteloihin, korkeajännitteen{1}}jakelukoteloihin tai muihin paikkoihin, joissa on vähän tilaa. Näiden alueiden integroinnin korkean tason vuoksi lämmönpoistoolosuhteet, asennusvälit ja ympäröivät materiaalit vaikuttavat kaikki sulakkeen toimintatilaan.

 

Jos sulake on alttiina korkean lämpötilan ympäristölle pitkäksi aikaa, putkimateriaalilla on oltava hyvä lämmönkestävyys. Jos materiaali pehmenee, vanhenee, vääntyy tai heikentää eristysominaisuuksia jatkuvassa lämpörasituksessa, koko sulakkeen turvamarginaali voi pienentyä.

 

Vian keskeytyksen aikana paikalliset lämpötilat ovat paljon korkeampia kuin normaalit käyttölämpötilat, joten materiaalien on kestettävä jatkuvien käyttölämpötilojen lisäksi myös lyhytaikaisia ​​äärimmäisiä lämpöiskuja-. Tämä on erityisen tärkeää uusille energiaajoneuvoille, koska akkujärjestelmän vikavirralla voi olla suuri energiataso.

 

Keraamisilla materiaaleilla on korkea lämmönkestävyys ja sähköeristysominaisuudet, joten niitä käytetään laajalti korkeajännitesulakkeiden putkirungossa ja eristysrakenteessa. Korkeajännitteisille autosulakkeille alumiinioksidikeraaminen putki High Voltage EV Fuse -sulakkeelle voi tarjota paremman kokonaisvaltaisen suorituskyvyn eristyksen, lämmönkestävyyden ja mekaanisen vakauden välillä.

 

 

 

Alumiinioksidikeramiikka on yleinen sähköä eristävä keraaminen materiaali, jolla on korkea eristysvastus, lämmönkestävyys ja mekaaninen lujuus. Korkeajännitteisissä sulakkeissa alumiinioksidikeramiikkaa voidaan käyttää muodostamaan vakaa eristävä putkirunko luotettavan suljetun tilan luomiseksi sisäiselle sulateelle ja kaaren{2}}sammutusaineelle.

 

Joihinkin orgaanisiin eristysmateriaaleihin verrattuna alumiinioksidikeraamilla on parempi mittapysyvyys korkeissa lämpötiloissa, eivätkä ne pehmene ja palaa yhtä helposti kuin syttyvät polymeerit. Siksi uusien energiaajoneuvojen korkeajännitejärjestelmissä, joissa on korkeat paloturvallisuusvaatimukset, keraamisilla putkirungoilla on tiettyjä rakenteellisia etuja.

 

Eri jännitetasoisilta sulakkeilta vaaditaan kattava suunnittelu perustuen sellaisiin tekijöihin kuin sähkövälys, eristyslujuus, mekaaninen lujuus, putken koko ja sisäinen paine. Alumina Ceramic Tube for Electrical Automotive Fuse -spesifikaatioiden on vastattava sulaketta ja koko sulakkeen rikkoutumisparametreja, eikä niitä voida valita pelkästään putken koon perusteella.

 

 

 

Kun valitset korkeajännitteistä sulaketta, sinun on ensin määritettävä järjestelmän suurin käyttöjännite. Sulakkeen nimellisjännitteen tulee kattaa tehoakkujärjestelmän suurin käyttöjännite ja jättää kohtuullinen marginaali normaalille toiminnalle ja transienttiolosuhteille.

 

Seuraava on nimellisvirta. Nimellisvirtaa ei valita vain ajoneuvon suurimman jatkuvan käyttövirran perusteella. Se on myös arvioitava kattavasti ympäristön lämpötilan, asennustavan, lämmönpoistoolosuhteiden, jatkuvan työajan ja virranvaihteluiden perusteella. Liian pieni nimellisvirta voi aiheuttaa toistuvaa kuumenemista tai jopa vääriä sulakkeita normaalikäytössä, kun taas liian suuri nimellisvirta voi alentaa vikasuojausnopeutta.

 

Katkaisukyky on myös tärkeä korkean{0}}jännitteen tasavirtasulakkeiden indikaattori. Suunnittelijoiden on vahvistettava, että sulake voi turvallisesti katkaista vikavirran määritetyllä alueella virtaakun suurimman-oikosulkuvirran, järjestelmän impedanssin ja vikapiirin rakenteen perusteella.

 

Lisäksi on myös tarpeen kiinnittää huomiota ajan{0}}nykyisiin ominaisuuksiin. Eri sulakkeiden sulamisnopeudet eivät ole täsmälleen samat, ja ne on valittava järjestelmän oikosulkusuojauksen, ylikuormitussuojauksen ja laitekoordinaatiosuojauksen vaatimusten mukaan.

 

 

Akkujärjestelmä voi kohdata kaksi epänormaalia tilaa: ylikuormitus ja oikosulku samanaikaisesti. Ylikuormitus ilmenee yleensä siten, että käyttövirta ylittää edelleen normaalin suunnittelualueen, mutta vikavirta kasvaa suhteellisen hitaasti; oikosulku voi saada virran nopeasti saavuttamaan korkean tason hyvin lyhyessä ajassa.

 

Eri vikatyypeissä sulakkeiden on saavutettava vastaavat suojausominaisuudet eri sulakemalleilla. Siksi ylikuormitus- ja oikosulkusuojasulaketta vastaavan keraamisen rungon tuotteen rakenne on suunniteltava yhdessä sulatteen, täyteaineen ja nimellisen katkaisukyvyn kanssa.

 

Uusien energiaajoneuvojen suurjännitejärjestelmissä sulakkeiden on myös muodostettava koordinoitu suojasuhde kontaktorien, esilatauspiirien, BMS:n ja suurjännitteen jakelujärjestelmien kanssa. Tietyn laitteen suojauskyvyn parantaminen ei yksinään voi korvata koko suurjännitejärjestelmän suojausstrategiaa.

 

 

Korkeajännitteisten DC-sulakkeiden tekninen ydinongelma on valokaaren ohjaus. Sulan sulamisen jälkeen kahden murtuman väliin voi muodostua korkean lämpötilan kaari. Jos valokaari jatkuu, sähköeristystä ei voida todella saavuttaa.

 

Valokaarisammutustäyteaine ja putkirakenne määräävät yhdessä valokaaren jäähdytys-, segmentointi- ja deionisaatioprosessin. Vakaa keraaminen putkirunko voi säilyttää sisäisen rakenteen eheyden sulatusprosessin aikana, mikä tarjoaa suljetun ja vakaan tilan valokaaren sammutusprosessille.

 

Autojen tasavirtasulakkeiden osalta Ceramic for DC Automotive Fuses -sulakkeiden käyttämä keraaminen rakenne on yleensä sovitettava ja suunniteltava jännitteen, virran, katkaisukapasiteetin ja sisäisen paineen perusteella. Materiaalin eristyskyky on vain perusta, ja varsinainen tuote on vielä tarkistettava täydellisellä-oikosulkukatkaisutestillä.

 

 

Uusien energiaajoneuvojen suurjännitejärjestelmässä on yleensä korkea tasajännite, joten ylivirtasuojan lisäksi sulakkeen on säilytettävä riittävä eristyskyky normaaleissa työoloissa ja sulakkeen jälkeen.

 

Eristyssuunnitteluun liittyy itse materiaalin dielektrinen lujuus sekä virumisetäisyydet, sähkövälykset, päätyrakenteet ja asennusympäristö. Jos korkeajännitesulake on liian lähellä ympäröivää metallirakennetta tai jos pinnalla on likaa tai kondensaatiota, todellinen eristysmarginaali saattaa pienentyä.

 

Eristäviä keraamisia rakenteita, kuten eristävää sähkösteatiittikeraamista sulatettua runkoa, varten materiaalijärjestelmä ja rakenteelliset mitat on määritettävä tiettyjen jännitetasojen ja ympäristöolosuhteiden perusteella. Uudet energia-ajoneuvot kokevat myös lämpötilan, kosteuden, mekaanisen tärinän ja tien törmäyksiä todellisen käytön aikana, joten eristysrakenteen on oltava pitkäkestoinen-.

 

 

 

Itse sulakkeen suorituskyvyn lisäksi asennuspaikka vaikuttaa järjestelmän turvallisuuteen. Korkea-jännitesulakkeita tulee välttää ahtaissa paikoissa, joissa on erittäin huonot lämmönpoistoolosuhteet tai ne ovat herkkiä mekaanisille vaurioille.

 

Jos asennustila on lähellä tehoakun korkeaa lämmönlähdettä, lämmönjohtavuus, lämmönsäteily ja ilmavirta on arvioitava. Huolto- ja vaihtoa vaativissa rakenteissa huoltohenkilöstön käyttötila ja korkeajännitteiset turvaeristysvaatimukset on myös otettava täysin huomioon.

 

Korkeajännitteisissä sähkönjakelujärjestelmissä sulakkeet on yleensä asennettava yhdessä kontaktorien, releiden, virtakiskojen ja liitäntäliittimien kanssa. Putkirakenteissa, kuten sulakelinkin keraaminen kotelo, ympäröivä tila ei vaikuta ainoastaan ​​lämmönpoistoon, vaan se liittyy myös turvaetäisyyteen vikatilanteissa.
 

 

Uusien energiaajoneuvojen{0}}suurjännitesulakkeiden tarkastuksen tulee kattaa sekä normaali toiminta että epänormaalit työolosuhteet. Normaaleissa työoloissa huomiota on kiinnitettävä lämpötilan nousuun, jatkuvaan virrankestävyyteen, vastuksen vakauteen ja eristyskykyyn. epänormaaleissa työolosuhteissa on tarpeen keskittyä varmistamaan ylikuormitus, oikosulku, katkaisukyky ja kyky kestää äärimmäisiä virtoja.

 

Lisäksi on suoritettava uusien energiaajoneuvojen todellisen käyttöympäristön perusteella ympäristön luotettavuuden arviointi, mukaan lukien testit, kuten korkean ja matalan lämpötilan syklit, lämpö ja kosteus, tärinä, mekaaninen isku ja pitkäaikainen{0}}jännite.

 

Tuotteissa, joissa käytetään alumiinioksidikeraamisia putkirunkoja, on myös tarpeen keskittyä itse keramiikan ja päätymetalliosien mittauskonsistenssiin, pinnan laatuun, mekaaniseen lujuuteen ja asennusvarmuuteen. Al2O3-alumiinioksidikeraamisen putken korkeajännitesulake
 

 

Kun tehoakkujen jännitealusta kasvaa jatkuvasti, korkea{0}}jännitejärjestelmät kehittyvät vähitellen perinteisestä satojen volttien alustasta korkeampiin jännitetasoihin. Korkeampi järjestelmäjännite voi vähentää käyttövirtaa samalla teholla, mikä vähentää johdinhäviöitä johtosarjoissa ja kiskoissa, mutta samalla se asettaa korkeammat vaatimukset eristykselle, valokaaren sammutukselle ja vikasuojaukselle.

 

Yksi korkeajännitesulakkeiden tulevaisuuden kehityssuunnista{0}} on miniatyrisointi ja suuri tehotiheys. Ajoneuvon rajallinen asennustila edellyttää, että sulake pienentää kokoaan entisestään säilyttäen samalla katkaisukykynsä ja parantaa sen vikaenergian käsittelykapasiteettia tilavuusyksikköä kohti.

 

Toinen tärkeä suunta on materiaalien optimointi. Alumina Ceramic Insulator Tube for Fuse vaatii tasapainon dielektrisen lujuuden, lämpöstabiilisuuden, mekaanisen lujuuden ja käsittelyn tasaisuuden välillä. Uusien energiaajoneuvojen alustojen standardoinnin lisääntyessä keraamisten putkirunkojen mittatarkkuudesta ja eräsaavuudesta tulee myös tärkeitä valmistusindikaattoreita.

 

Lisäksi sulakkeiden ja{0}}suurjännitteisten sähkönjakelujärjestelmien integrointi lisääntyy edelleen. Tulevien korkeajännitesuojausratkaisujen ei tarvitse huomioida vain yksittäisten sulakkeiden suorituskykyä, vaan myös järjestelmätason koordinointia kontaktorien, esilatauspiirien, BMS:n, korkeajänniteliittimien ja virtakiskojen kanssa.

 

 

Turvallisuussuunnittelun näkökulmasta korkeajännitteisen sulakeputken runkomateriaalin tulee täyttää ainakin useita perusvaatimuksia: sillä on riittävä mekaaninen lujuus kestämään rikkoutumisprosessin synnyttämän sisäisen paineen; sillä on vakaa eristyskyky, joka täyttää korkeajännitejärjestelmän-pitkän aikavälin toimintavaatimukset; sillä on hyvä lämmönkestävyys rakenteen vakauden ylläpitämiseksi epätavallisen korkeissa lämpötiloissa; sillä tulee myös olla hyvä mittayhtenäisyys, jotta varmistetaan tarkka kokoonpanosuhde sulatteen, täyteaineen ja päätyrakenteen välillä.

 

Korkeajännitteisten uusien energiaajoneuvojen sovelluksiin 95 % Alumina Ceramic Tube for High Voltage Fuse on edustava keraaminen putkimateriaaliratkaisu.

 

Sen todellinen käyttö on vielä tarkistettava sulakkeen nimellisjännitteen, nimellisvirran, oikosulkuvirran-ja mekaanisen rakenteen perusteella.

 

Erityyppisissä apupiireissä on eroja myös sulakkeiden koossa ja suojausparametreissa. Esimerkiksi keraamisen rungon sähköajoneuvon apusulakkeet sopivat paremmin yhteensovittamiseen apuvirtapiirin käyttövirran, nimellisjännitteen, asennustilan ja muiden olosuhteiden perusteella sen sijaan, että sovellettaisiin vain tehoakun pääpiirin suunnitteluparametreja.

 

 

 

Uusien energiaajoneuvojen suurjännitesulakkeiden turvallisuutta ei määrätä yksittäinen parametri, vaan sulatteen rakenne, valokaaren sammutusaine, putken materiaali, päätyrakenne, asennustapa ja korkeajännitejärjestelmän suojausstrategia.

 

Korkeajännitteisissä tasajännitteisissä järjestelmissä sulakkeiden on nopeasti rajoitettava energiaa vian ilmetessä ja varmistettava, että katkaisuprosessin aikana syntyvä kaari ei aiheuta toissijaisia ​​vaurioita ympäröiville rakenteille. Siksi materiaalien, rakenteellisten ja sähköisten parametrien välinen yhteissuunnittelu on välttämätöntä.

 

Korkeajännite{0}}autosovelluksissaAlumiinioksidikeraaminen putki korkeajännitteisille{0}}autosulakkeilleei ainoastaan ​​suorita eristys- ja mekaanisia tukitoimintoja, vaan osallistuu myös koko sulakevikojen energianhallintaprosessiin. Kun uudet energiaajoneuvot kehittyvät kohti korkeajännitettä, suurta tehoa ja korkeaa integraatiota, tämän järjestelmätason suunnittelukonseptin merkitys kasvaa entisestään.

 

Kaiken kaikkiaan korkeajännitesulakkeiden valinnassa ei tulisi keskittyä vain kahteen perusparametriin, nimellisjännitteeseen ja nimellisvirtaan, vaan myös suurin oikosulkuvirta, aika-virran ominaisuudet, katkaisukyky, ympäristön lämpötila, eristysetäisyys, asennuspaikka ja huolto.