Saugus aukštos{0} įtampos saugiklių pasirinkimas naujoms energetinėms transporto priemonėms: pagrindinės keraminio vamzdžio korpuso, nuolatinės srovės lanko gesinimo ir montavimo konstrukcijos technologijos

Naujų energetinių transporto priemonių akumuliatorių sistemai tobulėjant link aukštos įtampos, didelės talpos ir didelės galios, aukštos{0}}įtampos elektros sauga tapo svarbia transporto priemonės ir akumuliatoriaus sistemos dizaino problema. Kaip pagrindinis maitinimo akumuliatoriaus grandinės apsaugos nuo viršsrovių įtaisas, aukštos įtampos saugiklis turi greitai nutraukti gedimo srovę esant neįprastoms sąlygoms, tokioms kaip trumpasis jungimas ir didelė perkrova, ir apriboti gedimo energijos plitimą per patikimą lanko gesinimo konstrukciją. Todėl saugiklio vardinė įtampa, vardinė srovė, pertraukimo galia, lanko gesinimo našumas, izoliacija ir atsparumas karščiui yra tiesiogiai susiję su aukštos -tampos sistemos sauga.

 

Skirtingai nuo tradicinių žemos -tampos grandinių, naujos energijos transporto priemonių akumuliatoriai, išskiriantys aukštos-tampos nuolatinę srovę. Nuolatinės srovės natūralaus nulio{3}}kirtimo taško nėra, o įvykus trumpajam jungimui lankas negali lengvai užgęsti. Todėl aukštos-įtampos nuolatinės srovės saugikliai turi turėti specialias srovės ribojimo ir lanko gesinimo galimybes. Kai maitinimo akumuliatoriaus sistemoje įvyksta rimtas trumpasis jungimas, saugiklis turi per labai trumpą laiką užbaigti lydalo lydymą, lanko valdymą ir srovės išjungimą, kad dėl gedimo srovės nepakenktų baterija, relės, jungtys ir kiti aukštos įtampos komponentai.

 

 

 

Maitinimo baterijas paprastai sudaro daugybė pavienių elementų, sujungtų nuosekliai ir lygiagrečiai, kad sudarytų baterijų bloką, o jų energijos kaupimo talpa ir trumpojo jungimo energija yra daug didesnė nei įprastų žemos{1} įtampos elektros sistemų. Kai pagrindinėje grandinėje įvyksta trumpasis jungimas, gedimo srovė gali greitai pakilti per labai trumpą laiką. Be patikimos apsaugos nuo viršsrovių, nenormalios srovės skleidžiama šiluma gali perkaisti laidininkus, sugadinti izoliacines medžiagas ir netgi sukelti rimtesnes šiluminės saugos avarijas.

 

Aukštos-įtampos saugikliai paprastai įrengiami pagrindinėje maitinimo akumuliatoriaus grandinėje, įkrovimo grandinėje arba kitose vietose, kur reikia didelės-energijos gedimo izoliacijos. Kai aptinkama didelė perkrova arba trumpojo jungimo srovė, lydalas pasiekia lydymosi būseną kaitindamas ir naudoja vidinę lanko gesinimo terpę lankui apriboti, taip užbaigdamas gedimo srovės nutraukimą per nurodytą laiką.

 

Todėl saugiklis nėra „saugiklis“ paprasčiausia prasme, o aktyvus gedimų izoliavimo komponentas aukštos{0}}įtampos naujų energijos transporto priemonių sistemoje. Jo konstrukcijoje reikia atsižvelgti ir į mažos-galios veikimą įprastomis darbo sąlygomis, ir į dideles-energijos pertraukimo galimybes gedimo sąlygomis.

 

Faktiniuose gaminiuose tokiose konstrukcijose kaip EV Fuse Ceramic Body paprastai reikia atsižvelgti į mechaninį stiprumą, izoliacijos charakteristikas, atsparumą karščiui ir vidinio slėgio atsparumą. Ypač aukštos įtampos ir didelės srovės atveju vamzdžio medžiagos pasirinkimas tiesiogiai paveiks saugiklio saugos ribą.

 

 

Aukštos{0}}tampos saugiklius paprastai sudaro lydalas, vamzdžio korpusas, lanko gesinimo užpildas, galinis dangtelis ir jungiamoji konstrukcija. Įprasto veikimo metu lydalas leidžia toliau praleisti darbinę srovę nurodytame diapazone, o jo galios nuostoliai turėtų būti kontroliuojami protingame diapazone.

 

Kai grandinė labai perkraunama arba jungiamas trumpasis{0}}jungimas, vietinė lydalo temperatūra greitai pakils ir įsijungs saugiklis.

 

Kai lydalas nutrūksta, grandinėje vis dar gali būti didelė lanko energija. Nuolatinės srovės sistemose lankas negali būti užgesintas, pasikliaujant natūraliu kintamosios srovės nulio kirtimu, todėl būtina sugerti energiją, sumažinti lanko temperatūrą ir apriboti lanko kanalą per lanko gesinimo medžiagas.

 

Granuliuotos lanko{0}}gesinimo priemonės, pvz., kvarcinis smėlis, lydymosi metu gali sugerti daug šilumos ir padėti suformuoti didelio izoliacijos stiprumo lydymosi produktą, taip užbaigiant galutinę galvaninę izoliaciją.

 

Šio proceso metu vamzdžio korpusas ne tik atlieka mechaninės atramos vaidmenį, bet ir turi atlaikyti aukštą temperatūrą bei vidinį slėgį, susidarantį lydant. Jei vamzdžio korpuso mechaninis stiprumas, atsparumas karščiui ar izoliacija yra nepakankami, gali kilti problemų, tokių kaip vamzdžio plyšimas, išorinis lankas arba izoliacijos gedimas, net jei pats lydalas gali veikti normaliai.

 

Todėl EV saugiklių keraminio korpuso medžiagos dizainas negali būti sutelktas tik į mechanines savybes esant normaliai temperatūrai, bet taip pat turi atsižvelgti į visapusį momentinės aukštos temperatūros, aukštos įtampos ir lanko poveikio trumpojo jungimo proceso metu.

 

 

Aukštos{0}}įtampos saugikliai naujose energetinėse transporto priemonėse paprastai įrengiami akumuliatorių dėžėse, aukštos-įtampos skirstomuosiuose dėžėse ar kitose vietose, kuriose yra mažai vietos. Dėl didelio integravimo lygio šiose srityse, šilumos išsklaidymo sąlygos, montavimo atstumas ir aplinkinės medžiagos turės įtakos saugiklio veikimo būsenai.

 

Jei saugiklis ilgą laiką yra veikiamas aukštos temperatūros aplinkoje, vamzdžio medžiaga turi turėti gerą terminį stabilumą. Jei medžiaga suminkštėja, sensta, deformuojasi arba pablogėja izoliacinės savybės, esant nuolatiniam šiluminiam įtempimui, viso saugiklio saugos riba gali sumažėti.

 

Gedimo metu vietinė temperatūra bus daug aukštesnė nei įprasta darbinė temperatūra, todėl medžiagos turi atlaikyti ne tik nuolatinę darbo temperatūrą, bet ir trumpalaikius ekstremalius šiluminius smūgius. Tai ypač svarbu naujoms energijos transporto priemonėms, nes akumuliatoriaus sistemos gedimo srovė gali turėti didelį energijos lygį.

 

Keraminės medžiagos pasižymi dideliu atsparumu karščiui ir elektros izoliacijos savybėmis, todėl jos plačiai naudojamos vamzdžio korpuse ir aukštos įtampos saugiklių izoliacijos konstrukcijoje. Aukštos-įtampos automobilių saugikliams aliuminio oksido keraminis vamzdelis, skirtas aukštos įtampos EV saugikliams, gali užtikrinti geresnį izoliacijos, atsparumo karščiui ir mechaninio stabilumo našumą.

 

 

 

Aliuminio oksido keramika yra plačiai paplitusi elektrinė izoliacinė keramikos medžiaga, pasižyminti dideliu izoliacijos atsparumu, atsparumu karščiui ir mechaniniu stiprumu. Aukštos įtampos saugikliuose aliuminio oksido keramika gali būti naudojama stabiliam izoliacinio vamzdžio korpusui suformuoti, kad būtų užtikrinta patikima uždara erdvė vidiniam lydalo ir lanko{2}}gesinimui.

 

Palyginti su kai kuriomis organinėmis izoliacinėmis medžiagomis, aliuminio oksido keramika turi geresnį matmenų stabilumą esant aukštai temperatūrai ir nesuminkštėja bei nedega taip lengvai kaip degūs polimerai. Todėl naujų energetinių transporto priemonių, kurioms taikomi aukšti priešgaisrinės saugos reikalavimai, aukštos įtampos sistemoje keraminiai vamzdžių korpusai turi tam tikrų konstrukcinių pranašumų.

 

Skirtingų įtampos lygių saugikliams reikalinga visapusiška konstrukcija, pagrįsta tokiais veiksniais kaip elektros tarpas, izoliacijos stiprumas, mechaninis stiprumas, vamzdžio dydis ir vidinis slėgis. Konkrečios aliuminio oksido keramikos vamzdžio, skirto elektriniams automobilių saugikliams, specifikacijos turi atitikti lydalo struktūrą ir viso saugiklio trūkimo parametrus, todėl jų negalima pasirinkti tik pagal vamzdžio dydį.

 

 

 

Renkantis aukštos{0}}įtampos saugiklį, pirmiausia turite nustatyti maksimalią sistemos darbinę įtampą. Saugiklio vardinė įtampa turėtų atitikti didžiausią maitinimo akumuliatoriaus sistemos darbinę įtampą ir palikti pagrįstą ribą normaliam veikimui ir pereinamojo laikotarpio sąlygoms.

 

Kitas yra vardinė srovė. Nominali srovė parenkama ne tik pagal didžiausią nuolatinę transporto priemonės darbo srovę. Taip pat reikia visapusiškai įvertinti, atsižvelgiant į aplinkos temperatūrą, montavimo būdą, šilumos sklaidos sąlygas, nuolatinį darbo laiką ir srovės svyravimus. Per maža vardinė srovė gali sukelti dažną kaitinimą arba net klaidingus saugiklius normaliai veikiant, o per didelė vardinė srovė gali sumažinti apsaugos nuo gedimų greitį.

 

Pertraukimo galia taip pat yra svarbus aukštos{0}}įtampos nuolatinės srovės saugiklių rodiklis. Dizaineriai turi patvirtinti, kad saugiklis gali saugiai nutraukti trikties srovę nurodytame diapazone, atsižvelgiant į didžiausią maitinimo akumuliatoriaus trumpojo jungimo-srovę, sistemos varžą ir gedimo grandinės struktūrą.

 

Be to, taip pat būtina atkreipti dėmesį į laiko{0}}dabares ypatybes. Įvairių saugiklių lydymosi greičiai nėra visiškai vienodi, todėl juos reikia parinkti pagal sistemos reikalavimus apsaugai nuo trumpojo jungimo, apsaugos nuo perkrovos ir apsaugos nuo įrenginio koordinavimo.

 

 

Maitinimo akumuliatoriaus sistema gali susidurti su dviem neįprastomis sąlygomis: perkrova ir trumpasis jungimas tuo pačiu metu. Perkrova dažniausiai pasireiškia tuo, kad darbinė srovė ir toliau viršija įprastą projektinį diapazoną, tačiau gedimo srovė didėja palyginti lėtai; dėl trumpojo jungimo srovė gali greitai pasiekti aukštą lygį per labai trumpą laiką.

 

Esant skirtingiems gedimų tipams, saugikliai turi turėti atitinkamas apsaugos charakteristikas, naudojant skirtingas saugiklių konstrukcijas. Todėl gaminio struktūra, atitinkanti keraminį korpusą, skirtą perkrovos ir trumpojo jungimo saugikliui, turi būti suprojektuota kartu su lydalo, užpildo ir vardinės trūkio galios.

 

Naujų energetinių transporto priemonių aukštos{0} įtampos sistemose saugikliai taip pat turi sudaryti suderintą apsaugos ryšį su kontaktoriais, išankstinio įkrovimo grandinėmis, BMS ir aukštos{1}}tampos paskirstymo sistemomis. Vien tam tikro įrenginio apsaugos pajėgumo gerinimas negali pakeisti visos aukštos įtampos sistemos apsaugos strategijos.

 

 

Esminis aukštos{0}}įtampos nuolatinės srovės saugiklių techninis sunkumas yra lanko valdymas. Kai lydalas išsilydo, tarp dviejų lūžių gali susidaryti aukštos-temperatūros lankas. Jei lankas tęsiasi, elektros izoliacijos tikrai nepavyks pasiekti.

 

Lanko gesinimo užpildas ir vamzdžio konstrukcija kartu lemia lanko aušinimo, segmentavimo ir dejonizacijos procesą. Stabilus keraminio vamzdžio korpusas gali išlaikyti vidinės struktūros vientisumą lydymosi metu, suteikdamas uždarą ir stabilią erdvę lanko gesinimo procesui.

 

Nuolatinės srovės automobilių saugikliams keraminė struktūra, kurią naudoja Ceramic for DC Automotive Fuses, paprastai turi būti suderinta ir suprojektuota atsižvelgiant į įtampą, srovę, pertraukimo galią ir vidinį slėgį. Medžiagos izoliacinės savybės yra tik pagrindas, o tikrasis gaminys vis tiek turi būti patikrintas atliekant išsamų{1}}trumpojo jungimo bandymą.

 

 

Naujų energetinių transporto priemonių aukštos{0} įtampos sistemos paprastai turi aukštą nuolatinės srovės įtampą, todėl saugiklis, be apsaugos nuo viršsrovių, taip pat turi išlaikyti pakankamą izoliacijos gebą įprastomis darbo sąlygomis ir sujungus.

 

Izoliacijos projektavimas apima pačios medžiagos dielektrinį stiprumą, taip pat valkšnumo atstumus, elektrinius tarpus, galines konstrukcijas ir montavimo aplinką. Jei aukštos įtampos saugiklis yra per arti aplinkinės metalinės konstrukcijos arba ant paviršiaus yra užteršimo ar kondensato, tikroji izoliacijos riba gali sumažėti.

 

Izoliuojančioms keraminėms konstrukcijoms, tokioms kaip izoliuojantis elektrinis steatito keramikinis lydytas korpusas, medžiagų sistema ir konstrukciniai matmenys turi būti nustatyti atsižvelgiant į konkrečius įtampos lygius ir aplinkos sąlygas. Naujos energetinės transporto priemonės taip pat patirs temperatūros pokyčius, drėgmės pokyčius, mechanines vibracijas ir kelių smūgius faktinio veikimo metu, todėl izoliacinė konstrukcija turi turėti ilgalaikį stabilumą.

 

 

 

Be paties saugiklio veikimo, įrengimo vieta taip pat turi įtakos sistemos saugai. Aukštos-tampos saugiklių reikėtų vengti perpildytose vietose, kuriose labai prastos šilumos išsklaidymo sąlygos arba jie gali būti pažeisti mechaniniu būdu.

 

Jei montavimo vieta yra arti didelio maitinimo akumuliatoriaus šilumos šaltinio, reikia įvertinti šilumos laidumą, šilumos spinduliuotę ir oro srautą. Struktūroms, kurioms reikia techninės priežiūros ir keitimo, taip pat reikėtų visapusiškai atsižvelgti į techninės priežiūros personalo darbo vietą ir aukštos įtampos saugos izoliacijos reikalavimus.

 

Aukštos{0}}tampos elektros paskirstymo sistemose saugikliai paprastai turi būti išdėstyti kartu su kontaktoriais, relėmis, šynomis ir prijungimo gnybtais. Vamzdžių konstrukcijoms, tokioms kaip keraminis saugiklio jungties korpusas, aplinkinė erdvė ne tik veikia šilumos išsklaidymą, bet ir yra susijusi su saugiu atstumu gedimo sąlygomis.
 

 

Naujų energetinių transporto priemonių aukštos įtampos{0}}saugiklių tikrinimas turėtų apimti ir įprastą veikimą, ir neįprastas darbo sąlygas. Esant normalioms darbo sąlygoms, reikia atkreipti dėmesį į temperatūros kilimą, nuolatinės srovės galią, atsparumo stabilumą ir izoliacijos charakteristikas; esant nenormalioms darbo sąlygoms, būtina sutelkti dėmesį į perkrovos, trumpojo jungimo, pertraukimo pajėgumo ir gebėjimo atlaikyti ekstremalias sroves patikrinimą.

 

Be to, aplinkos patikimumo vertinimas turi būti atliktas atsižvelgiant į faktinę naujų energiją naudojančių transporto priemonių naudojimo aplinką, įskaitant bandymus, tokius kaip aukštos ir žemos temperatūros ciklai, šiluma ir drėgmė, vibracija, mechaninis smūgis ir ilgalaikis{0}} energijos tiekimas.

 

Gaminiams, kuriuose naudojami aliuminio oksido keramikos vamzdžių korpusai, taip pat būtina atkreipti dėmesį į pačios keramikos matmenų konsistenciją, paviršiaus kokybę, mechaninį stiprumą ir surinkimo patikimumą su galinėmis metalinėmis dalimis. Al2O3 aliuminio oksido keraminio vamzdžio, skirto aukštos įtampos saugikliui, medžiagų parametrai gali iš tikrųjų atspindėti gaminio saugos lygį tik tada, jei jie bus patikrinti kartu su visa saugiklio struktūra.
 

 

Kadangi maitinimo baterijų įtampos platforma ir toliau didėja, aukštos{0}} įtampos sistemos palaipsniui vystosi nuo tradicinės šimtų voltų platformos iki aukštesnės įtampos. Didesnė sistemos įtampa gali sumažinti darbinę srovę esant tokiai pačiai galiai, taip sumažinant laidų nuostolius laiduose ir šynose, tačiau kartu keliami aukštesni reikalavimai izoliacijai, lanko gesinimui ir apsaugai nuo gedimų.

 

Viena iš būsimų aukštos{0} įtampos saugiklių plėtros krypčių yra miniatiūrizavimas ir didelis galios tankis. Dėl ribotos transporto priemonės įrengimo vietos reikia, kad saugiklis dar labiau sumažintų jo dydį, išlaikant pertraukimo gebą ir pagerintų gedimų energijos valdymo pajėgumą tūrio vienetui.

 

Kita svarbi kryptis – medžiagų optimizavimas. Aliuminio keramikos izoliatoriaus vamzdelis saugikliui reikalauja pusiausvyros tarp dielektrinio stiprumo, terminio stabilumo, mechaninio stiprumo ir apdorojimo nuoseklumo. Didėjant naujų energetinių transporto priemonių platformų standartizavimui, keraminių vamzdžių kėbulų matmenų tikslumas ir partijos konsistencija taip pat taps svarbiais gamybos rodikliais.

 

Be to, saugiklių ir aukštos{0}}įtampos elektros paskirstymo sistemų integravimas ir toliau didės. Būsimuose aukštos-įtampos apsaugos sprendimuose reikės ne tik atsižvelgti į individualų saugiklių veikimą, bet ir derinti sistemos-lygį su kontaktoriais, išankstinio įkrovimo grandinėmis, BMS, aukštos-tampos jungtimis ir šynomis.

 

 

Saugos projektavimo požiūriu aukštos įtampos saugiklio vamzdžio korpuso medžiaga turėtų atitikti bent kelis pagrindinius reikalavimus: ji turi pakankamai mechaninio stiprumo, kad atlaikytų vidinį slėgį, susidarantį trūkimo proceso metu; jis pasižymi stabiliomis izoliacijos savybėmis, kad atitiktų ilgalaikius aukštos įtampos sistemos-veikimo reikalavimus; jis turi gerą atsparumą karščiui, kad išlaikytų konstrukcijos stabilumą neįprastai aukštoje temperatūroje; Jis taip pat turi turėti gerą matmenų nuoseklumą, kad būtų užtikrintas tikslus lydalo, užpildo ir galinės konstrukcijos surinkimo ryšys.

 

Aukštos{0}}įtampos naujoms energijos transporto priemonėms 95 % aliuminio oksido keramikos vamzdis aukštos įtampos saugikliams yra tipiškas keraminių vamzdžių medžiagos sprendimas.

 

Jo faktinis pritaikymas vis tiek turi būti patikrintas, atsižvelgiant į konkrečią saugiklio vardinę įtampą, vardinę srovę, trumpojo jungimo srovę ir mechaninę struktūrą.

 

Skirtingų tipų pagalbinėms grandinėms taip pat skiriasi saugiklių dydis ir apsaugos parametrai. Pavyzdžiui, keraminio kėbulo elektromobilių pagalbiniai saugikliai labiau tinka derinti pagal darbinę srovę, vardinę įtampą, montavimo erdvę ir kitas pagalbinės maitinimo grandinės sąlygas, o ne tiesiog taikyti maitinimo akumuliatoriaus pagrindinės grandinės projektinius parametrus.

 

 

 

Naujų energetinių transporto priemonių aukštos{0} įtampos saugiklių saugą lemia ne vienas parametras, o lydalo konstrukcija, lanko gesinimo terpė, vamzdžio medžiaga, galo konstrukcija, montavimo būdas ir aukštos įtampos sistemos apsaugos strategija.

 

Aukštos{0}}nuolatinės įtampos sistemose saugikliai turi greitai apriboti energiją įvykus gedimui, kartu užtikrinant, kad lūžimo proceso metu susidaręs lankas nepadarytų antrinės žalos aplinkinėms konstrukcijoms. Todėl būtina bendrai projektuoti medžiagas, konstrukcinius ir elektrinius parametrus.

 

Aukštos{0}}tampos automobilių reikmėms,Aliuminio keramikos vamzdis, skirtas aukštos{0}}tampos automobilių saugikliamsne tik atlieka izoliacijos ir mechaninio palaikymo funkcijas, bet ir dalyvauja visame saugiklių gedimo energijos valdymo procese. Naujoms energetinėms transporto priemonėms tobulėjant link aukštos įtampos, didelės galios ir didelės integracijos, šios sistemos{1}}lygio dizaino koncepcijos svarba dar labiau didės.

 

Apskritai, renkantis aukštos -įtampos saugiklius, reikia atsižvelgti ne tik į du pagrindinius parametrus – vardinę įtampą ir vardinę srovę, bet ir į didžiausią-trumposios grandinės srovę, laiko-srovės charakteristikas, pertraukimo pajėgumą, aplinkos temperatūrą, izoliacijos atstumą, įrengimo vietą ir techninę priežiūrą.