Uute energiasõidukite kõrgepinge kaitsmete valik{0}}: võtmetehnoloogiad keraamilise toru korpuse, alalisvoolu kaarkustutus- ja paigaldusdisaini jaoks

Kuna uute energiasõidukite akusüsteem areneb kõrgepinge, suure mahutavuse ja suure võimsuse suunas, on kõrge{0}}pinge elektriohutus muutunud sõidukite ja akusüsteemi projekteerimisel oluliseks probleemiks. Toiteaku vooluringi peamise ülevoolukaitseseadmena peab kõrge{2}}pingekaitse kiiresti katkestama rikkevoolu ebatavalistes tingimustes, nagu lühis ja tõsine ülekoormus, ning piirama rikkeenergia levikut usaldusväärse kaarekustutusstruktuuri kaudu. Seetõttu on kaitsme nimipinge, nimivool, katkestusvõime, kaarekustutusvõime, isolatsioon ja kuumuskindlus otseselt seotud kõrgepingesüsteemi ohutusega.

 

Erinevad traditsioonilistest madalpinge{0}}vooluahelatest, toodavad uued energiasõidukite toiteakud kõrge-pingega alalisvoolu. Alalisvoolul puudub loomulik null-ristumispunkt ja kaar ei saa pärast lühise tekkimist kergesti kustuda. Seetõttu peavad kõrgepinge{5}}alalisvoolukaitsmed omama spetsiaalset voolu piiravat ja kaarekustutusvõimet. Kui toiteakusüsteemis tekib tõsine lühis, peab kaitsme sulatamise, kaare juhtimise ja voolu katkestamise lõpetama väga lühikese aja jooksul, et vältida aku, releede, pistikute ja muude kõrgepingeliste komponentide edasist kahjustamist rikkevoolu tõttu.

 

 

 

Toiteakud koosnevad tavaliselt suurest hulgast üksikutest elementidest, mis on ühendatud järjestikku ja paralleelselt, moodustades aku, ning nende energiasalvestusmaht ja Kui peaahelas tekib lühis, võib rikkevool väga lühikese aja jooksul kiiresti tõusta. Ilma usaldusväärse liigvoolukaitseta võib ebatavalisest voolust tekkiv soojus põhjustada juhtmete ülekuumenemist, isolatsioonimaterjalide kahjustamist ja isegi tõsisemaid soojusohutusõnnetusi.

 

Kõrgepinge{0}}kaitsmed paigaldatakse tavaliselt toiteaku põhiahelasse, laadimisahelasse või muudesse kohtadesse, mis nõuavad suure-energia tõrke isoleerimist. Kui tuvastatakse tõsine ülekoormus või

 

Seetõttu ei ole kaitsme lihtsas mõttes "kaitse", vaid aktiivne rikkeisolatsiooni komponent uute energiasõidukite kõrgepingesüsteemis. Selle konstruktsioon peab arvestama nii väikese-võimsusega töötamist normaalsetes töötingimustes kui ka suure-energia katkestusvõimet rikete korral.

 

Tegelike toodete puhul peavad sellised struktuurid nagu EV Fuse Ceramic Body tavaliselt arvesse võtma mehaanilist tugevust, isolatsioonivõimet, kuumakindlust ja sisemist survekindlust. Eriti kõrgepinge ja suure vooluga rakenduste puhul mõjutab toru materjali valik otseselt kaitsme ohutusvaru.

 

 

Kõrgepinge{0}}kaitsmed koosnevad tavaliselt sulamist, toru korpusest, kaarekustutustäiteainest, otsakorgist ja ühendusstruktuurist. Tavalise töötamise ajal laseb sulatis kindlaksmääratud vahemikus töövoolul edasi liikuda ja oma võimsuskadu tuleks kontrollida mõistlikus vahemikus.

 

Kui vooluahel on tõsiselt ülekoormatud või lühises{0}}, tõuseb sulandi kohalik temperatuur kiiresti ja tekib kaitsme.

 

Pärast sulandi purunemist võib vooluringis endiselt olla kõrge kaareenergia. Alalisvoolusüsteemide puhul ei saa kaare kustutada, tuginedes vahelduvvoolu loomulikule nullpunktile, mistõttu on vaja neelata energiat, alandada kaare temperatuuri ja piirata kaare kanalit kaare kustutusmaterjalide kaudu.

 

Granuleeritud kaar-kustutusvahendid, nagu kvartsliiv, võivad sulatusprotsessi ajal neelata suurel hulgal soojust ja aidata moodustada suure isolatsioonitugevusega sulatustoote, viies sellega lõpule lõpliku galvaanilise isolatsiooni.

 

Selle protsessi käigus ei võta toru korpus mitte ainult mehaanilise toe rolli, vaid peab vastu pidama ka sulatamisprotsessi käigus tekkivale kõrgele temperatuurile ja siserõhule. Kui toru kere mehaaniline tugevus, kuumakindlus või isolatsioonivõime on ebapiisav, võivad tekkida probleemid, nagu toru purunemine, väline kaar või isolatsioonitõrge, isegi kui sulam ise saab normaalselt töötada.

 

Seetõttu ei saa EV-kaitsmete keraamilise korpuse materjalidisain keskenduda ainult mehaanilistele omadustele normaaltemperatuuril, vaid peab arvestama ka hetkelise kõrge temperatuuri, kõrge pinge ja kaarelöögi igakülgseid mõjusid lühise katkestamise protsessis.

 

 

Uute energiasõidukite kõrge-kaitsmed paigaldatakse tavaliselt akukarpidesse, kõrgepinge{1}}jaotuskarpidesse või muudesse piiratud ruumiga kohtadesse. Nende piirkondade integreerimise kõrge taseme tõttu mõjutavad soojuse hajumise tingimused, paigaldusvahe ja ümbritsevad materjalid kaitsme tööolekut.

 

Kui kaitsme on pikka aega kõrge temperatuuriga keskkonnas kokku puutunud, peab toru materjalil olema hea termiline stabiilsus. Kui materjal pehmeneb, vananeb, deformeerub või halvendab isolatsiooniomadusi püsiva termilise pinge all, võib kogu kaitsme ohutusvaru väheneda.

 

Rikke katkestuse ajal on kohaliku piirkonna temperatuur tavapärasest töötemperatuurist palju kõrgem, seega peavad materjalid taluma mitte ainult pidevaid töötemperatuure, vaid ka lühiajalisi äärmuslikke soojusšokke. See on eriti oluline uute energiasõidukite puhul, kuna akusüsteemi rikkevoolul võib olla suur energiatase.

 

Keraamilistel materjalidel on kõrged kuumakindlus- ja elektriisolatsiooniomadused, mistõttu kasutatakse neid laialdaselt kõrgepingekaitsmete torukorpuses ja isolatsioonistruktuuris{0}}. Kõrgepingeliste autokaitsmete jaoks võib alumiiniumoksiidi keraamiline toru kõrgepinge elektrilise kaitsme jaoks pakkuda paremat kõikehõlmavat jõudlust isolatsiooni, kuumakindluse ja mehaanilise stabiilsuse vahel.

 

 

 

Alumiiniumoksiidi keraamika on levinud elektriisolatsioonikeraamika materjal, millel on kõrge isolatsioonitakistus, kuumakindlus ja mehaaniline tugevus. Kõrgepinge{1}}kaitsmetes saab alumiiniumoksiidkeraamikat kasutada stabiilse isoleertoru korpuse moodustamiseks, et tagada sisemise sulatise ja kaarekustutusaine jaoks usaldusväärne suletud ruum.

 

Võrreldes mõne orgaanilise isolatsioonimaterjaliga on alumiiniumoksiidi keraamika mõõtmete stabiilsus kõrgel temperatuuril parem ning see ei pehmene ega põle nii kergesti kui tuleohtlikud polümeerid. Seetõttu on uute kõrgete tuleohutusnõuetega-energiasõidukite kõrgepingesüsteemis keraamiliste torude korpustel teatud struktuursed eelised.

 

Erineva pingetasemega kaitsmete jaoks on vajalik põhjalik projekteerimine, mis põhineb sellistel teguritel nagu elektriline kliirens, isolatsiooni tugevus, mehaaniline tugevus, toru suurus ja siserõhk. Elektriautode kaitsme alumiiniumoksiidi keraamilise toru spetsiifilised spetsifikatsioonid peavad vastama sulamisstruktuurile ja kogu kaitsme purunemisparameetritele ning neid ei saa valida ainult toru suuruse põhjal.

 

 

 

Kõrgepinge{0}}kaitsme valimisel peate esmalt määrama süsteemi maksimaalse tööpinge. Kaitsme nimipinge peaks suutma katta toiteaku süsteemi maksimaalse tööpinge ja jätma normaalseks tööks ja siirdetingimusteks mõistliku varu.

 

Järgmine on nimivool. Nimivoolu ei valita lihtsalt sõiduki maksimaalse pideva töövoolu põhjal. Samuti tuleb seda põhjalikult hinnata ümbritseva õhu temperatuuri, paigaldusmeetodi, soojuse hajumise tingimuste, pideva tööaja ja voolukõikumiste põhjal. Liiga väike nimivool võib normaalse töö ajal põhjustada sagedast kuumenemist või isegi valekaitsmeid, samas kui liiga suur nimivool võib vähendada tõrkekaitse kiirust.

 

Katkestusvõime on ka kõrgepinge{0}}alalisvoolukaitsmete oluline näitaja. Disainerid peavad kinnitama, et kaitse suudab ohutult katkestada rikkevoolu määratud vahemikus, võttes aluseks toiteaku maksimaalse-lühisevoolu, süsteemi impedantsi ja rikkeahela struktuuri.

 

Lisaks on vaja pöörata tähelepanu ka aja{0}}praegustele omadustele. Erinevate kaitsmete sulamiskiirused ei ole täpselt samad ja need tuleb valida vastavalt süsteemi nõuetele lühise-kaitse, ülekoormuskaitse ja seadme koordinatsioonikaitse osas.

 

 

Toiteaku süsteem võib seista silmitsi kahe ebatavalise olukorraga: ülekoormus ja lühis samal ajal. Ülekoormus avaldub tavaliselt selles, et töövool ületab jätkuvalt normaalset kavandatud vahemikku, kuid rikkevool suureneb suhteliselt aeglaselt; lühis võib põhjustada voolu kiire jõudmise väga lühikese aja jooksul kõrgele tasemele.

 

Erinevate tõrketüüpide korral peavad kaitsmed saavutama vastavad kaitseomadused erinevate kaitsmete konstruktsioonide kaudu. Seetõttu tuleb ülekoormus- ja lühisekaitsekaitsme keraamilisele korpusele vastav toote struktuur projekteerida koos sulatise, täiteaine ja nominaalse purunemisvõimega.

 

Uute energiasõidukite kõrge{0}pingesüsteemide puhul peavad kaitsmed looma koordineeritud kaitsesuhte kontaktorite, eellaadimisahelate, BMS-i ja kõrgepinge jaotussüsteemidega. Teatud seadme kaitsevõime parandamine üksi ei saa asendada kogu kõrgepingesüsteemi kaitsestrateegiat.

 

 

Kõrgepinge{0}}alalisvoolukaitsmete peamine tehniline probleem on kaare juhtimine. Pärast sulandi sulamist võib kahe murru vahele tekkida kõrgel temperatuuril{2}}kaar. Kui kaar jätkub, ei ole võimalik elektriisolatsiooni tõeliselt saavutada.

 

Kaare kustutustäiteaine ja toru struktuur määravad ühiselt kaare jahutamise, segmenteerimise ja deioniseerimise protsessi. Stabiilne keraamilise toru korpus suudab sulatusprotsessi ajal säilitada sisemise struktuuri terviklikkuse, pakkudes suletud ja stabiilse ruumi kaare kustutusprotsessi jaoks.

 

Autotööstuse alalisvoolukaitsmete puhul tuleb ettevõtte Ceramic for DC Automotive Fuses kasutatav keraamiline struktuur tavaliselt sobitada ja kujundada pinge, voolu, katkestusvõime ja siserõhu alusel. Materjali isolatsiooninäitajad on ainult aluseks ja tegelikku toodet tuleb veel kontrollida täieliku lühise{1}}katkestuskatsega.

 

 

Uute energiasõidukite kõrge{0}}pingesüsteemil on tavaliselt kõrge alalispinge, nii et lisaks liigvoolukaitsele peab kaitsmel säilima ka piisav isolatsioonivõime tavalistes töötingimustes ja pärast sulatamist.

 

Isolatsiooni projekteerimine hõlmab materjali enda dielektrilist tugevust, samuti roomamiskaugusi, elektrilisi vahekaugusi, otsakonstruktsioone ja paigalduskeskkonda. Kui kõrgepingekaitse on ümbritsevale metallkonstruktsioonile liiga lähedal või kui pinnal on saastumist või kondenseerumist, võib tegelik isolatsioonivaru väheneda.

 

Isoleerivate keraamiliste konstruktsioonide (nt isoleeriva elektrilise steatiitkeraamilise sulatatud korpuse) puhul tuleb materjalisüsteem ja konstruktsiooni mõõtmed kindlaks määrata konkreetsete pingetasemete ja keskkonnatingimuste alusel. Uued energiasõidukid kogevad tegeliku töötamise ajal ka temperatuurimuutusi, niiskuse muutusi, mehaanilist vibratsiooni ja mõju teele, seega peab isolatsioonikonstruktsioon olema pikaajaline stabiilsusega-.

 

 

 

Lisaks kaitsme enda jõudlusele mõjutab süsteemi ohutust ka paigalduskoht. Kõrgepinge kaitsmeid tuleks vältida ülerahvastatud kohtades, kus soojuseraldus on väga halb või need võivad mehaaniliselt kahjustada.

 

Kui paigaldusruum on aku kõrge soojusallika lähedal, tuleb hinnata soojusjuhtivust, soojuskiirgust ja õhuvoolu. Hooldust ja väljavahetamist vajavate konstruktsioonide puhul tuleks täielikult arvesse võtta ka hoolduspersonali tööruumi ja kõrgepinge ohutusisolatsiooni nõudeid.

 

Kõrgepinge{0}}toitejaotussüsteemides tuleb kaitsmed tavaliselt paigaldada koos kontaktorite, releede, siinide ja ühendusklemmidega. Torukonstruktsioonide (nt keraamiline korpus Fuse Link jaoks) puhul ei mõjuta ümbritsev ruum mitte ainult soojuse hajumist, vaid on seotud ka ohutu kaugusega rikketingimustes.
 

 

Uute energiasõidukite{0}}kõrgepinge kaitsmete kontrollimine peaks hõlmama nii tavapärast tööd kui ka ebatavalisi töötingimusi. Tavalistes töötingimustes tuleb tähelepanu pöörata temperatuuri tõusule, pidevale voolu kandevõimele, takistuse stabiilsusele ja isolatsiooni jõudlusele; ebanormaalsetes töötingimustes on vaja keskenduda ülekoormuse, lühise, katkestusvõime ja äärmuslike voolude taluvuse kontrollimisele.

 

Lisaks tuleb uute energiasõidukite tegeliku kasutuskeskkonna põhjal läbi viia keskkonnaalase töökindluse hindamine, sealhulgas katsed, nagu kõrge ja madala temperatuuri tsüklid, kuumus ja niiskus, vibratsioon, mehaaniline löök ja pikaajaline{0}}pingestamine.

 

Alumiiniumoksiidi keraamilisi torukere kasutavate toodete puhul on vaja keskenduda ka keraamika enda mõõtmete konsistentsile, pinnakvaliteedile, mehaanilisele tugevusele ja otste metallosadega montaaži usaldusväärsusele. Al2O3 alumiiniumoksiidi keraamilise toru kõrge-pingega kaitsme materjaliparameetrid peegeldavad toote ohutustaset ainult siis, kui neid kontrollitakse koos kaitsme üldise struktuuriga.
 

 

Kuna toiteakude pingeplatvorm kasvab jätkuvalt, arenevad kõrge{0}}pingesüsteemid järk-järgult traditsiooniliselt sadade voltide platvormilt kõrgemale pingetasemele. Kõrgem süsteemipinge võib vähendada töövoolu sama võimsuse juures, vähendades seeläbi juhtmekadusid juhtmestikes ja siinides, kuid samas seab see kõrgemad nõuded ka isolatsioonile, kaarekustutusele ja rikkekaitsele.

 

Kõrgepinge kaitsmete üks tulevasi{0}}arendussuundi on miniaturiseerimine ja suur võimsustihedus. Sõiduki piiratud paigaldusruumi tõttu peab kaitsme oma suurust veelgi vähendama, säilitades samal ajal purunemisvõime, ja parandama selle rikkeenergia käsitlemise võimet mahuühiku kohta.

 

Teine oluline suund on materjali optimeerimine. Alumiiniumoksiidi keraamiline isolatsioonitoru kaitsme jaoks nõuab tasakaalu dielektrilise tugevuse, termilise stabiilsuse, mehaanilise tugevuse ja töötlemise järjepidevuse vahel. Uute energiasõidukite platvormide standardiseerimise kasvades muutuvad olulisteks tootmisnäitajateks ka keraamiliste torude kerede mõõtmete täpsus ja partii konsistents.

 

Lisaks suureneb jätkuvalt kaitsmete ja kõrgepinge{0}}jaotussüsteemide integreerimine. Tulevased kõrge{2}}pingekaitselahendused ei pea arvestama mitte ainult üksiku kaitsme jõudlusega, vaid nõuavad ka süsteemi-tasandi koordineerimist kontaktorite, eellaadimisahelate, BMS-i, kõrgepinge pistikute ja siinidega.

 

 

Ohutusdisaini seisukohalt peaks kõrgepinge{0}}kaitsmetoru korpuse materjal vastama vähemalt mitmele põhinõudele: sellel on piisav mehaaniline tugevus, et taluda purunemisprotsessis tekkivat siserõhku; sellel on stabiilne isolatsioonijõudlus, mis vastab kõrgepingesüsteemi-pikaajalistele töönõuetele; sellel on hea kuumakindlus, et säilitada konstruktsiooni stabiilsus ebatavaliselt kõrge temperatuuriga keskkondades; sellel peaks olema ka hea mõõtmete konsistents, et tagada täpne monteerimissuhe sulatise, täiteaine ja otsastruktuuri vahel.

 

Kõrgepinge{0}}uute energiasõidukite jaoks on 95% alumiiniumoksiidi keraamiline toru kõrgepinge kaitsme jaoks tüüpiline keraamilise toru materjalilahendus.

 

Selle tegelikku rakendust tuleb veel kontrollida, lähtudes kaitsme konkreetsest nimipingest, nimivoolust,{0}}lühisvoolust ja mehaanilisest struktuurist.

 

Erinevat tüüpi abiahelate puhul on erinevusi ka kaitsmete suuruses ja kaitseparameetrites. Näiteks keraamilise kerega elektrisõidukite abikaitsmed sobivad pigem sobitamiseks, mis põhinevad töövoolul, nimipingel, paigaldusruumil ja muudel abitoiteahela tingimustel, selle asemel, et rakendada lihtsalt toiteaku põhiahela konstruktsiooniparameetreid.

 

 

 

Uute energiasõidukite kõrgepinge{0}}kaitsmete ohutust ei määra üks parameeter, vaid sulamiskonstruktsioon, kaarekustutusaine, toru materjal, otsakonstruktsioon, paigaldusviis ja kõrge{1}}pingesüsteemi kaitsestrateegia.

 

Kõrgepingelistes alalisvoolusüsteemides peavad kaitsmed pärast rikke ilmnemist kiiresti energiat piirama, tagades samas, et purunemisprotsessi käigus tekkiv kaar ei põhjusta ümbritsevatele konstruktsioonidele sekundaarset kahjustust. Seetõttu on materjalide, konstruktsiooni ja elektriliste parameetrite koos-projekteerimine vajalik.

 

Kõrgepinge{0}}autotööstuse rakenduste jaoksAlumiiniumoksiidi keraamiline toru kõrgepinge{0}}autode kaitsme jaoksei täida mitte ainult isolatsiooni- ja mehaanilisi tugifunktsioone, vaid osaleb ka kogu kaitsme rikke energiakontrolli protsessis. Kuna uued energiasõidukid arenevad kõrgepinge, suure võimsuse ja suure integratsiooni suunas, suureneb selle süsteemi{1}}taseme disainikontseptsiooni tähtsus veelgi.

 

Üldiselt ei tohiks kõrgepinge{0}}kaitsmete valimisel keskenduda ainult kahele põhiparameetrile nimipingele ja nimivoolule, vaid tuleb arvestada ka maksimaalset