Paskutinė energijos kaupimo sistemų gynybos linija: nuolatinės srovės saugiklių technologijos analizė

Energijos kaupimo sistemose nuolatinės srovės saugikliams, kaip svarbiems apsauginiams komponentams, tenka pagrindinė atsakomybė už greitą gedimo srovės nutraukimą esant ekstremalioms trumpojo jungimo{0} sąlygoms. Jie fiziškai izoliuoja grandinę per lydžiojo elemento šiluminio lydymo mechanizmą esant perkrovai ar trumpojo jungimo-sąlygoms, pasižymi dideliu atsako greičiu, dideliu pertraukimo pajėgumu ir dideliu konstrukcijos patikimumu. Ypač aukštos -įtampos nuolatinės srovės sistemose, kai jos derinamos su aukštos-izoliacinėmis medžiagomis, pvz., keramika, skirta nuolatinės srovės automobilių saugikliams, bendras sistemos saugos lygis gali būti žymiai pagerintas.

 

 

 

Tipiškas energijos kaupimo nuolatinės srovės saugiklis susideda iš trijų dalių: lydančio elemento, korpuso ir lanko{0}}gesinimo terpės. Lydomasis elementas paprastai yra pagamintas iš sidabro arba vario medžiagų, o lydymosi padėtis ir laikas valdomi naudojant kelių kaklų struktūrą. Korpusas dažniausiai pagamintas iš didelio-stiprumo keraminių medžiagų, pvz., 95 % aliuminio keramikos, kad atlaikytų aukštą temperatūrą ir mechaninį įtempimą, susidarantį lydant. Vidinis kvarcinio smėlio užpildas naudojamas greitai sugerti lanko energiją ir pasiekti efektyvų lanko gesinimą.

 

Kai srovė viršija vardinę vertę ir susikaupia iki tam tikros energijos (I²t), lydusis elementas greitai išsilydo ir išgaruoja, kad susidarytų pertrauka. Tada elektros lankas nutrūksta ir užgęsta veikiant kvarciniam smėliui; visas procesas gali būti baigtas per mikrosekundes. Panašiai kaip aukštos įtampos saugiklio keraminio vamzdžio konstrukcija, tai veiksmingai apsaugo nuo lanko pakartotinio užsidegimo aukštos-įtampos aplinkoje ir užtikrina sistemos saugumą.

 

 

Energijos kaupimui skirti nuolatinės srovės saugikliai paprastai klasifikuojami pagal IEC 60269 standartą. Atsižvelgiant į pertraukimo pajėgumą ir taikymo scenarijų, juos galima suskirstyti į gG, aR, gR ir gPV tipus. Tarp jų gR ir gG tipai tinka baterijų grupių ir magistralių apsaugai, o aR tipas daugiausia naudojamas galios puslaidininkių apsaugai.

 

Aukštos{0}} nuolatinės srovės sistemose saugiklių konstrukcinis stabilumas labai priklauso nuo keraminio izoliatoriaus, pvz., keraminio korpuso nuo perkrovos ir apsaugos nuo trumpojo jungimo saugiklio. Šis izoliatorius ne tik suteikia mechaninę atramą, bet ir atlieka lemiamą vaidmenį izoliuojant elektros energiją, sudarydamas svarbų pagrindą siekiant didelio trūkimo pajėgumo.

 

 

Atsižvelgiant į struktūrinę formą, energijos kaupimo nuolatinės srovės saugikliai daugiausia skirstomi į tris kategorijas: apvalaus vamzdžio, stačiakampio tipo ir plokščių plokščių.

 

Apvalaus vamzdžio tipo saugikliams dažniausiai naudojama keraminio vamzdžio struktūra, pvz., Keraminis vamzdis, skirtas EV DC saugikliui, tinka standartizuotiems taikymo scenarijams; kuboidinio tipo saugikliai tvirtinami varžtais ir tinka didelės srovės, aukštos įtampos sistemoms. Jų vidinėje struktūroje paprastai naudojamas didelio{1}}tankio keraminis apvalkalas, siekiant pagerinti šilumos išsklaidymo ir mechaninio stiprumo.

 

Plokštieji (menčių tipo) saugikliai dažniausiai naudojami akumuliatoriaus moduliuose. Dėl mažo-aukščio struktūros patogus kompaktiškas išdėstymas. Kai kuriose labai integruotose sistemose saugikliai taip pat gali būti integruoti į aukštos-tampos dėžutes kaip modulinius įrenginius. Keraminiai konstrukciniai komponentai, tokie kaip keraminis saugiklio jungties korpusas, užtikrina izoliacijos efektyvumą, kartu atsižvelgiant į konstrukcijos kompaktiškumą ir patikimumą.

 

 

Nuolatinės srovės saugiklio veikimą daugiausia lemia tokie parametrai kaip džaulio integralas (I²t), vardinė įtampa, vardinė srovė ir pertraukimo galia. I²t atspindi saugiklio atsparumą energijai ir yra pagrindinis indikatorius, padedantis išvengti gedimų. Nominali įtampa turi atitikti sistemos įtampos lygį, kad būtų išvengta lanko pakartotinio užsiliepsnojimo perdegus saugikliui.

 

Esant aukštai{0}}temperatūrai, keraminių medžiagų stabilumas yra ypač svarbus. Pavyzdžiui, izoliuojantis elektrinis steatito keraminis lydytas korpusas pasižymi puikiomis atsparumo karščiui ir izoliacinėmis savybėmis, todėl užtikrina ilgalaikį stabilų saugiklio veikimą esant aukštesnei nei 50 laipsnių temperatūrai. Tuo pačiu metu pertraukimo galia turi apimti maksimalią sistemos trumpojo jungimo srovę; Šiuo metu pagrindinėse energijos kaupimo sistemose dažniausiai naudojami produktai, kurių pertraukimo galia yra 100 kA ir didesnė.

 

 

Energijos kaupimo sistemose nuolatinės srovės saugikliai daugiausia dedami pagrindiniuose mazguose, tokiuose kaip teigiamas akumuliatorių grupių gnybtas, šyna ir PCS nuolatinės srovės pusė. Akumuliatoriaus grupės pusėje jie naudojami atskirų{1}}grupių gedimams atskirti; šynų pusėje jie užtikrina sistemos-lygio apsaugą; o PCS pusėje jie apsaugo maitinimo įrenginius, tokius kaip IGBT.

 

Skirtingoms taikymo vietoms reikia skirtingų konstrukcijų. Pavyzdžiui, elektromobilių ir energijos kaupimo integravimo scenarijuose keramika elektrinių ir hibridinių transporto priemonių saugikliams dažnai naudojama kaip pagrindinė izoliacinė medžiaga, kad atitiktų patikimumo reikalavimus esant didelėms vibracijoms, aukštai temperatūrai ir aukštai įtampai.

 

 

 

Saugiklio pasirinkimas reikalauja nuodugniai apsvarstyti įtampos atitikimą, srovės suderinimą, I²t koordinavimą ir pertraukimo pajėgumą. Vardinė srovė paprastai parenkama kaip 1,2–1,5 karto didesnė už didžiausią sistemos darbinę srovę, kartu atsižvelgiant ir į temperatūros sumažinimą. Be to, kelių -pakopų apsaugos sistemose turėtų būti užtikrintas selektyvus koordinavimas, o tai reiškia, kad pirmiausia turėtų veikti žemesnio lygio saugikliai.

 

Kalbant apie konstrukcijų pasirinkimą, aukštos{0}}įtampos sistemose rekomenduojama naudoti stačiakampę konstrukciją kartu su didelio-stiprumo keraminėmis medžiagomis, tokiomis kaip aliuminio oksido keramika, skirta Bolted Connect EV Fuse, siekiant užtikrinti puikų mechaninį stabilumą ir izoliacijos efektyvumą esant dideliems srovės viršįtampiams.

 

 

Energijos kaupimo sistemoms tobulėjant siekiant aukštesnių įtampos lygių (virš 1500 V), keliami aukštesni reikalavimai saugiklių lanko gesinimo galimybėms ir medžiagų veikimui. Būsimi produktai bus tobulinami siekiant didesnio pertraukimo pajėgumo, miniatiūrizavimo ir intelektualumo, pavyzdžiui, integruojant saugiklių indikacijos ir nuotolinio stebėjimo funkcijas.

 

Medžiagų lygmeniu didelio{0}}grynumo aliuminio oksido keramikos ir kompozicinių keramikos konstrukcijų naudojimas dar labiau pagerins našumą. Tokios konstrukcijos kaip keraminis vamzdelis, skirtas EV įkroviklio saugikliui ir keraminis korpusas saugikliams su varžtais, palaipsniui tampa pagrindiniais sprendimais aukštos-įtampos nuolatinės srovės apsaugos srityje.
 

 

 

Kaip energijos kaupimo sistemų šerdies apsaugos įtaisas, nuolatinės srovės saugiklių veikimas tiesiogiai veikia sistemos saugą ir stabilumą. Sparčiai vystantis elektromobilių ir energijos kaupimo pramonei, saugiklių konstrukcinių komponentų, pasižyminčių dideliu patikimumu ir aukštomis izoliacinėmis savybėmis, paklausa ir toliau auga.

 

Sutelkdami dėmesį į šią tendenciją, daugiausia dėmesio skiriame didelio našumo{0}}keraminių konstrukcinių komponentų moksliniams tyrimams, plėtrai ir gamybai, siūlydami kelių produktų serijų sprendimus, įskaitantEV Fuse Keraminis korpusas, Keraminis EV saugiklio korpusas ir Keraminis elektromobilių pagalbinio saugiklio korpusas. Naudojant brandžią aliuminio oksido keramikos technologiją ir tikslios gamybos galimybes, jis gali užtikrinti stabilią ir patikimą aukštos-įtampos nuolatinės srovės saugiklių izoliaciją ir struktūrinę paramą, atitinkančią griežtus naujų energijos, elektrinių transporto priemonių ir energijos kaupimo sistemų taikymo reikalavimus.