Keraminių saugiklių, skirtų elektromobilių apsaugai, tyrimas

Keraminių saugiklių, skirtų elektromobilių apsaugai, tyrimai yra viena iš pagrindinių medžiagų krypčių naujos energijos transporto priemonių elektros saugos sistemoje. Aukštos -tampos platformoms (400 V/800 V ir aukštesnėms) pamažu tampant įprastomis, saugikliai ne tik atlieka apsaugą nuo viršsrovių, bet ir kelia aukštesnius izoliacijos charakteristikų, atsparumo karščiui ir konstrukcijos stabilumo reikalavimus. Atsižvelgiant į tai, keraminės medžiagos, pasižyminčios puikiomis visapusiškomis savybėmis, tapo pagrindine aukštos -tampos saugiklių struktūrų sudedamąja dalimi, kuriai būdingi pagrindiniai konstrukciniai komponentai, tokie kaip keraminis korpusas elektromobilių saugikliams ir keramika nuolatinės srovės automobilių saugikliams.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Šiuolaikines elektromobilių elektros sistemas sudaro maitinimo elementai, variklio pavaros sistemos, įmontuoti{0}}įkrovikliai ir aukštos-įtampos energijos paskirstymo blokai, todėl jos yra daug sudėtingesnės nei tradicinės benzininės transporto priemonės. Dėl didelės galios ir greito įkrovimo sistema ilgą laiką veikia aukštos įtampos ir didelės srovės sąlygomis, todėl keliami griežti reikalavimai lanko -gesinimo galiai, izoliacijos našumui ir saugiklių šiluminiam stabilumui. Keraminės medžiagos, kurios yra saugiklių šerdies izoliacija ir apkrovą laikanti{5}}struktūra, tiesiogiai veikia bendrą saugumą ir patikimumą tokiose srityse kaip keraminis vamzdis aukštos įtampos saugikliui ir keraminis vamzdis EV nuolatinės srovės saugikliui.

 

Pagrindinė saugiklių funkcija elektrinėse transporto priemonėse yra jų gebėjimas greitai reaguoti ir nutraukti neįprastas sroves. Kai įvyksta trumpasis jungimas arba perkrova, saugiklis turi ištirpti ir per labai trumpą laiką nuslopinti lanką, kad būtų išvengta negrįžtamo akumuliatoriaus sistemos ir svarbiausių elektros komponentų sugadinimo. Todėl jo konstrukcinėms medžiagoms reikalingas ne tik didelis izoliacijos stiprumas, bet ir geras šiluminio smūgio stabilumas bei mechaninis vientisumas. Pavyzdžiui, tokiose programose kaip keraminis korpusas, skirtas perkrovai ir trumpojo jungimo saugiklis, keraminė konstrukcija tiesiogiai dalyvauja lanko suvaržymo ir šilumos izoliacijos procese.

 

Žvelgiant iš medžiagų perspektyvos, aliuminio oksido keramika (ypač 95 % aliuminio oksido keramika) tapo vienu iš pagrindinių pasirinkimų. Šios medžiagos pasižymi puikia tūrine varža ir atsparumu skilimui, išlaikant stabilias mechanines savybes net esant aukštai temperatūrai. Praktiškai naudojant, pvz., aliuminio oksido keramiką, skirtą varžtais sujungtiems EV saugikliams ir keraminį korpusą saugikliams su varžtais, reikia ne tik didelio stiprumo (didesnis arba lygus 300 MPa), bet ir turi būti atsižvelgta į kapsulės struktūros hermetiškumą ir ilgaamžiškumą.

 

Keraminių medžiagų, naudojamų saugikliuose, pranašumai daugiausia atsispindi šiais aspektais: Pirma, jų puikios elektros izoliacijos savybės veiksmingai apsaugo nuo nuotėkio ir gedimo didelės-tampos sistemose; antra, jų puikus atsparumas karščiui leidžia atlaikyti akimirksniu aukštą temperatūrą, susidarančią lydant; trečia, jų didelis mechaninis stiprumas padeda atsispirti vibracijai ir smūgiams; ir ketvirta, jų geras atsparumas korozijai leidžia jiems prisitaikyti prie sudėtingos automobilių aplinkos. Dėl šių savybių tokios medžiagos kaip izoliacinis elektrinis steatito keraminis lydytas korpusas ir keraminis saugiklio jungties korpusas yra nepakeičiamos praktinėje inžinerijoje.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nepaisant reikšmingų keraminių medžiagų pranašumų, atliekant faktinius jų tyrimus ir taikymą išlieka keletas techninių iššūkių. Pirma, yra medžiagų formulavimo optimizavimo problema, reikalaujanti pusiausvyros tarp stiprumo, šiluminio plėtimosi koeficiento ir izoliacijos charakteristikų, kad atitiktų griežtus aukštos įtampos nuolatinės srovės aplinkos reikalavimus. Antra, yra sunkumų naudojant apdirbimo ir liejimo būdus; Dėl keraminėms medžiagoms būdingo trapumo didelio-tikslaus apdirbimo metu lengvai susidaro įtrūkimai arba defektai, kurie turi įtakos galutiniam veikimui. Be to, našumo stabilumo įvertinimas yra labai svarbus žingsnis, reikalaujantis ilgalaikių senėjimo ir terminio ciklo bandymų, siekiant patikrinti patikimumą sudėtingomis eksploatavimo sąlygomis, ypač svarbios tokiose srityse kaip keraminis vamzdelis, skirtas EV įkroviklio saugikliui, ir keraminis vamzdis, skirtas EV britų standartiniam saugikliui.

 

Kalbant apie pagrindinius techninius rodiklius, dabartiniai tyrimai skirti pagerinti medžiagos stiprumą lenkiant (tikslinė vertė apie 340 MPa), tūrio varžą (didesnė arba lygi 1,0 × 10¹⁴ Ω·cm) ir atsparumą skilimui (didesnė arba lygi 42 kV/mm). Tuo pačiu metu, kalbant apie šiluminio plėtimosi valdymą, linijinio plėtimosi koeficientas turi būti stabilizuotas 7,0–7,5 × 10⁻⁶/laipsnio diapazone (nuo 25 laipsnių iki 800 laipsnių), kad būtų sumažinta konstrukcijos gedimo dėl šiluminio įtempio rizika.

 

Medžiagų projektavimo lygmeniu viena iš svarbių dabartinių tyrimų krypčių yra naujų formulavimo sistemų kūrimas, siekiant sinergiškai optimizuoti stiprumą ir šilumines charakteristikas.

 

Ateityje, naujoms energetinėms transporto priemonėms tobulinant aukštesnės įtampos ir protingomis kryptimis, lydytos keraminės medžiagos ir toliau vystysis. Viena vertus, naujos keraminės sistemos dar labiau padidins veikimo ribas, kad atitiktų didesnio galios tankio įrenginių poreikius; kita vertus, pažangūs gamybos procesai (pvz., tikslumas liejimas ir sukepinimas aukštoje temperatūroje) paskatins gaminio miniatiūravimą ir lengvinimą.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kartu, siekiant patenkinti išmaniųjų apsaugos sistemų poreikius, keraminės konstrukcijos taip pat gali būti derinamos su jutimo ir stebėjimo funkcijomis, praplečiant jų pritaikymo ribas elektrinių ir hibridinių transporto priemonių saugiklių keramikos srityje.

 

Apskritai,keraminiai elektromobilių saugikliaiapsauga keičiasi iš tradicinių konstrukcinių medžiagų į didelio{0}}našumo funkcines medžiagas, o jų technologinė pažanga turės tiesioginės įtakos naujų energetinių transporto priemonių elektros sistemų saugai ir patikimumui. Dėl nuolatinių medžiagų mokslo ir gamybos technologijų proveržių ši sritis turi plačias plėtros perspektyvas ir pritaikymo potencialą.