Elektrisõidukite kaitse keraamiliste kaitsmete uurimine

Elektrisõidukite kaitse keraamiliste kaitsmete uurimine on uute energiasõidukite elektriohutussüsteemi üks põhilisi materjalisuundi. Kuna kõrge-pingeplatvormid (400 V/800 V ja rohkem) muutuvad järk-järgult üldkasutatavaks, ei kaitse kaitsmed mitte ainult ülevoolu, vaid esitavad ka kõrgemad nõuded isolatsiooni jõudlusele, kuumakindlusele ja konstruktsiooni stabiilsusele. Selle taustal on keraamilised materjalid oma suurepärase laiaulatusliku jõudlusega muutunud kõrge{5}}pingega kaitsmestruktuuride põhikomponendiks, mille tüüpiliste rakenduste hulka kuuluvad peamised konstruktsioonikomponendid, nagu keraamiline korpus elektrisõidukite kaitsmete jaoks ja keraamiline alalisvoolu mootorsõidukite kaitsmete jaoks.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kaasaegsed elektrisõidukite elektrisüsteemid koosnevad toiteakudest, mootoriajamisüsteemidest,{0}}pardalaadijatest ja kõrge-pinge jaotusseadmetest, muutes need oluliselt keerukamaks kui traditsioonilised bensiinisõidukid. Suure väljundvõimsuse ja kiire laadimise vajaduse tõttu töötab süsteem pikka aega kõrgepinge ja suure voolu tingimustes, mis seab ranged nõuded kaare -kustutusvõimele, isolatsioonivõimele ja kaitsmete termilisele stabiilsusele. Kaitsmete südamiku isolatsiooni ja{5}}kandekonstruktsioonina mõjutavad keraamilised materjalid otseselt üldist ohutust ja töökindlust sellistes rakendustes nagu keraamiline toru kõrgepinge kaitsme jaoks ja keraamiline toru EV alalisvoolukaitsme jaoks.

 

Elektrisõidukite kaitsmete peamine ülesanne on nende võime kiiresti reageerida ebatavalistele vooludele ja katkestada. Kui tekib lühis või ülekoormus, peab kaitsme sulama ja kaare väga lühikese aja jooksul maha suruma, et vältida akusüsteemi ja kriitiliste elektrikomponentide pöördumatut kahjustamist. Seetõttu ei vaja selle konstruktsioonimaterjalid mitte ainult suurt isolatsioonitugevust, vaid ka head termošoki stabiilsust ja mehaanilist terviklikkust. Näiteks sellistes rakendustes nagu keraamiline kere ülekoormuse ja lühisekaitse kaitseks osaleb keraamiline struktuur otseselt kaare piiramises ja soojusisolatsioonis.

 

Materjalide vaatenurgast on alumiiniumoksiidi keraamika (eriti 95% alumiiniumoksiidi keraamika) muutunud üheks peamiseks valikuks. Nendel materjalidel on suurepärane mahutakistus ja purunemistugevus, säilitades samal ajal stabiilsed mehaanilised omadused isegi kõrgetel temperatuuridel. Praktilistes rakendustes, nagu alumiiniumoksiidi keraamiline poltidega Connect EV kaitsme jaoks ja keraamiline korpus sulavkaitsme poltidega seeria jaoks, ei nõuta mitte ainult suurt tugevust (suurem kui 300 MPa või sellega võrdne), vaid tuleb arvestada ka kapseldusstruktuuri hermeetilisuse ja vastupidavusega.

 

Kaitsmete keraamiliste materjalide eelised kajastuvad peamiselt järgmistes aspektides: Esiteks, nende suurepärased elektriisolatsiooniomadused hoiavad tõhusalt ära lekke- ja rikkeohu kõrge{0}}pingesüsteemides; teiseks, nende suurepärane kuumakindlus võimaldab neil taluda sulatamisprotsessi käigus tekkivaid hetkelisi kõrgeid temperatuure; kolmandaks aitab nende kõrge mehaaniline tugevus vastu pidada vibratsioonile ja löökidele; ja neljandaks, nende hea korrosioonikindlus võimaldab neil kohaneda keerukate autotööstuse keskkondadega. Need omadused muudavad materjalid, nagu isoleeriv elektriline steatiidist keraamiline sulatatud korpus ja kaitsmelüli keraamiline korpus, praktilises inseneritöös asendamatuks.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vaatamata keraamiliste materjalide olulistele eelistele on nende tegelikul uurimisel ja rakendamisel mitmeid tehnilisi väljakutseid. Esiteks on probleemiks materjalide koostise optimeerimine, mis nõuab tasakaalu tugevuse, soojuspaisumisteguri ja isolatsiooniomaduste vahel, et vastata kõrgepinge-alalisvoolukeskkondade rangetele nõuetele. Teiseks on raskusi töötlemise ja vormimise tehnikates; keraamiliste materjalide omase rabeduse tõttu tekivad suure täpsusega-töötluse käigus kergesti praod või defektid, mis mõjutavad lõplikku jõudlust. Lisaks on jõudluse stabiilsuse hindamine ülioluline samm, mis nõuab pikaajalisi vananemis- ja termilise tsükli katseid, et kontrollida töökindlust keerulistes töötingimustes, mis on eriti olulised sellistes rakendustes nagu keraamiline toru elektrisõidukite laadija kaitsme lüli jaoks ja keraamiline toru EV Briti standardkaitsme jaoks.

 

Peamiste tehniliste näitajate osas keskenduvad praegused uuringud materjali paindetugevuse (sihtväärtus ligikaudu 340 MPa), mahutakistuse (suurem või võrdne 1,0 × 10¹⁴ Ω·cm) ja läbilöögitugevuse (suurem või võrdne 42 kV/mm) parandamisele. Samal ajal tuleb soojuspaisumise reguleerimise osas stabiliseerida lineaarpaisumise koefitsient vahemikus 7,0–7,5 × 10⁻⁶/kraadi (25 kraadi kuni 800 kraadi), et vähendada termilise pinge tõttu tekkiva konstruktsiooni purunemise ohtu.

 

Materjalide disaini tasandil on uudsete koostissüsteemide väljatöötamine tugevuse ja termilise jõudluse sünergilise optimeerimise saavutamiseks üks olulisi praeguseid uurimissuundi.

 

Tulevikus, kui uued energiasõidukid arenevad kõrgema pinge ja intelligentsete suundade suunas, jätkavad sulatatud keraamiliste materjalide areng. Ühest küljest suurendavad uued keraamilised süsteemid jõudluspiire veelgi, et vastata suurema võimsustihedusega rakenduste nõudmistele; teisalt soodustavad täiustatud tootmisprotsessid (nagu täppisvormimine ja kõrgel temperatuuril paagutamine) toote miniatuursust ja kergendamist.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Samal ajal võib intelligentsete kaitsesüsteemide vajaduste rahuldamiseks keraamilisi konstruktsioone kombineerida ka anduri- ja jälgimisfunktsioonidega, laiendades nende kasutuspiire elektri- ja hübriidsõidukite kaitsmete keraamika valdkonnas.

 

Üldiseltkeraamilised kaitsmed elektrisõidukitelekaitse on muutumas traditsioonilistelt konstruktsioonimaterjalidelt suure jõudlusega{0}}funktsionaalseteks materjalideks ning nende tehnoloogilised edusammud mõjutavad otseselt uute energiasõidukite elektrisüsteemide ohutust ja töökindlust. Materjaliteaduse ja tootmistehnoloogia pidevate läbimurrete ajendiks on sellel valdkonnal laiaulatuslikud arenguväljavaated ja rakenduspotentsiaal.