Forskning i keramiske sikringer til beskyttelse af elektriske køretøjer

Forskning i keramiske sikringer til beskyttelse af elektriske køretøjer er en af ​​de vigtigste materialeretninger i det elektriske sikkerhedssystem for nye energikøretøjer. Efterhånden som højspændingsplatforme (400V/800V og derover) gradvist bliver mainstream, yder sikringer ikke kun overstrømsbeskyttelse, men står også over for højere krav til isoleringsydelse, varmebestandighed og strukturel stabilitet. På denne baggrund er keramiske materialer med deres fremragende omfattende ydeevne blevet en kernekomponent i højspændingssikringsstrukturer med typiske applikationer, herunder vigtige strukturelle komponenter såsom keramisk krop til EV Fuse og Keramisk til DC Automotive Fuses.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Moderne elektriske køretøjers elektriske systemer består af strømbatterier, motordrevsystemer,-indbyggede opladere og højspændingsstrømfordelingsenheder, hvilket gør dem betydeligt mere komplekse end traditionelle benzinbiler. Højt udgangseffekt og krav til hurtig opladning får systemet til at fungere under højspænding og høje strømforhold i længere perioder, hvilket stiller strenge krav til lysbueslukningsevnen, isoleringsydelsen og sikringernes termiske stabilitet. Som sikringernes kerneisolering og belastningsbærende struktur påvirker keramiske materialer direkte den overordnede sikkerhedsydelse og pålidelighed i applikationer som f.eks. keramisk rør til højspændingssikring og keramisk rør til EV DC-sikring.

 

Den primære funktion af sikringer i elektriske køretøjer er deres evne til hurtigt at reagere på og afbryde unormale strømme. Når der opstår en kortslutning eller overbelastning, skal sikringen smelte og undertrykke lysbuen inden for meget kort tid for at forhindre irreversibel skade på batterisystemet og kritiske elektriske komponenter. Derfor har dets strukturelle materialer ikke kun brug for høj isoleringsstyrke, men også god termisk stødstabilitet og mekanisk integritet. For eksempel i applikationer som den keramiske krop til overbelastnings- og kortslutningssikring, deltager den keramiske struktur direkte i lysbuebegrænsning og termisk isolering.

 

Fra et materialeperspektiv er aluminiumoxidkeramik (især 95% aluminiumoxidkeramik) blevet et af de almindelige valg. Disse materialer har fremragende volumenmodstandsevne og nedbrydningsstyrke, samtidig med at de bevarer stabile mekaniske egenskaber selv ved høje temperaturer. I praktiske applikationer, såsom Alumina Ceramic for Bolted Connect EV Fuse og Ceramic Body for Fuse Bolted Series, kræves der ikke kun høj styrke (Større end eller lig med 300 MPa), men hermeticiteten og holdbarheden af ​​indkapslingsstrukturen skal også tages i betragtning.

 

Fordelene ved keramiske materialer i sikringer afspejles hovedsageligt i følgende aspekter: For det første forhindrer deres fremragende elektriske isoleringsegenskaber effektivt lækage og nedbrudsrisici i højspændingssystemer; for det andet giver deres overlegne varmemodstand dem mulighed for at modstå de øjeblikkelige høje temperaturer, der genereres under smeltningsprocessen; for det tredje hjælper deres høje mekaniske styrke med at modstå vibrationer og stød; og for det fjerde gør deres gode korrosionsbestandighed dem i stand til at tilpasse sig komplekse bilmiljøer. Disse egenskaber gør materialer som isolerende elektrisk Steatit keramisk smeltet krop og keramisk kabinet til Fuse Link uerstattelige i praktisk konstruktion.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

På trods af de betydelige fordele ved keramiske materialer er der stadig flere tekniske udfordringer i deres faktiske forskning og anvendelse. For det første er der spørgsmålet om optimering af materialeformuleringer, der kræver en balance mellem styrke, termisk udvidelseskoefficient og isoleringsydelse for at opfylde de strenge krav i højspændings-DC-miljøer. For det andet er der vanskeligheder med bearbejdnings- og støbeteknikker; på grund af den iboende skørhed af keramiske materialer, opstår der let revner eller defekter under høj-bearbejdning, hvilket påvirker den endelige ydeevne. Ydeevnestabilitetsvurdering er desuden et afgørende skridt, der kræver langtids-ældnings- og termiske cyklustests for at verificere pålideligheden under komplekse driftsforhold, især vigtigt i applikationer som f.eks. det keramiske rør til EV Charger Fuse Link og det keramiske rør til EV British Standard Fuse.

 

Med hensyn til tekniske nøgleindikatorer fokuserer den nuværende forskning på at forbedre materialets bøjningsstyrke (målværdi ca. 340 MPa), volumenmodstand (Større end eller lig med 1,0×10¹⁴ Ω·cm) og nedbrydningsstyrke (Større end eller lig med 42 kV/mm). Samtidig, hvad angår termisk ekspansionskontrol, skal den lineære ekspansionskoefficient stabiliseres inden for området 7,0-7,5×10⁻⁶/grad (25 grader til 800 grader) for at reducere risikoen for strukturelt svigt på grund af termisk stress.

 

På materialedesignniveau er udvikling af nye formuleringssystemer for at opnå synergistisk optimering af styrke og termisk ydeevne en af ​​de vigtige aktuelle forskningsretninger.

 

I fremtiden, efterhånden som nye energikøretøjer udvikler sig mod højere spænding og intelligente retninger, vil smeltede keramiske materialer fortsætte med at udvikle sig. På den ene side vil nye keramiske systemer yderligere forbedre ydeevnegrænserne for at imødekomme kravene til applikationer med højere effekttæthed; på den anden side vil avancerede fremstillingsprocesser (såsom præcisionsstøbning og høj-temperatursintring) drive produktminiaturisering og letvægtning.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Samtidig kan keramiske strukturer for at imødekomme behovene for intelligente beskyttelsessystemer også kombineres med sensor- og overvågningsfunktioner, hvilket udvider deres anvendelsesgrænser inden for keramik til elektriske og hybride køretøjssikringer.

 

Samlet setkeramiske sikringer til elbilerbeskyttelse forvandler sig fra traditionelle strukturelle materialer til højtydende funktionelle materialer, og deres teknologiske fremskridt vil direkte påvirke sikkerheden og pålideligheden af ​​nye elektriske køretøjers elektriske systemer. Drevet af kontinuerlige gennembrud inden for materialevidenskab og fremstillingsteknologi besidder dette felt brede udviklingsmuligheder og anvendelsespotentiale.