Sikkerhedsvalg af-højspændingssikringer til nye energikøretøjer: nøgleteknologier til keramisk rørhus, DC-bueslukning og installationsdesign

Efterhånden som strømbatterisystemet i nye energikøretøjer udvikler sig mod højspænding, stor kapacitet og høj effekt, er højspændingssikkerhed blevet et vigtigt emne i designet af køretøjet og batterisystemet. Som en vigtig overstrømsbeskyttelsesanordning i strømbatterikredsløbet skal højspændingssikringen hurtigt afbryde fejlstrømmen under unormale forhold, såsom kortslutning og alvorlig overbelastning, og begrænse spredningen af ​​fejlenergi gennem en pålidelig lysbueslukningsstruktur. Derfor er sikringens nominelle spænding, mærkestrøm, brydekapacitet, lysbueslukningsydelse, isolering og varmemodstandsevne direkte relateret til højspændingssystemets sikkerhed.

 

Forskelligt fra traditionelle lavspændingskredsløb-udsender nye energikøretøjsbatterier høj-jævnstrøm. Der er ikke noget naturligt nul-krydsningspunkt for DC, og lysbuen kan ikke nemt slukke sig selv efter en kortslutning. Derfor skal højspændings-DC-sikringer have specielle strømbegrænsende og lysbueslukningsevner. Når der opstår en alvorlig kortslutning i strømbatterisystemet, skal sikringen fuldføre smeltesikringen, lysbuestyringen og strømafbrydelsen på meget kort tid for at undgå yderligere skade på batteriet, relæer, stik og andre højspændingskomponenter som følge af fejlstrømmen.

 

 

 

Strømbatterier består normalt af et stort antal enkeltceller forbundet i serie og parallelt for at danne en batteripakke, og deres energilagringskapacitet og kortslutningsenergi er meget højere end almindelige elektriske-lavspændingssystemer. Når der først opstår en kortslutning i hovedkredsløbet, kan fejlstrømmen stige hurtigt på meget kort tid. Uden pålidelig overstrømsbeskyttelse kan varmen, der genereres af unormal strøm, forårsage overophedning af ledere, beskadigelse af isoleringsmaterialer og endda forårsage mere alvorlige termiske sikkerhedsulykker.

 

Højspændingssikringer er normalt installeret i strømbatteriets hovedkredsløb, ladekredsløbet eller andre steder, der kræver høj-energifejlisolering. Når der detekteres en alvorlig overbelastning eller kortslutning-, når smelten smeltetilstanden gennem sin egen opvarmning og bruger det indre lysbue-slukningsmedium til at begrænse lysbuen, hvorved fejlstrømsafbrydelsen afsluttes inden for den specificerede tid.

 

Derfor er sikringen ikke en "sikring" i en simpel forstand, men en aktiv fejlisoleringskomponent i højspændingssystemet i nye energikøretøjer. Dens design skal tage hensyn til både lav-energidrift under normale arbejdsforhold og høje-energibrudsevner under fejlforhold.

 

I faktiske produkter skal strukturer såsom EV Fuse Ceramic Body normalt tage højde for mekanisk styrke, isoleringsydelse, varmebestandighed og intern trykudholdenhed. Især til højspændings- og højstrømsapplikationer vil valget af rørmateriale direkte påvirke sikringens sikkerhedsmargin.

 

 

Højspændingssikringer består normalt af en smelte, rørlegeme, lysbueslukkende fyldstof, endedæksel og forbindelsesstruktur. Under normal drift tillader smelten driftsstrømmen inden for det specificerede område at fortsætte med at passere, og dens eget strømtab bør kontrolleres inden for et rimeligt område.

 

Når kredsløbet er alvorligt overbelastet eller kortsluttet-, vil den lokale temperatur af smelten stige hurtigt, og der opstår en sikring.

 

Efter at smelten bryder, kan der stadig eksistere høj lysbueenergi i kredsløbet. For DC-systemer kan lysbuen ikke slukkes ved at stole på AC'ens naturlige nulkrydsning, så det er nødvendigt at absorbere energi, reducere lysbuetemperaturen og begrænse lysbuekanalen gennem lysbueslukkende materialer.

 

Granulære-bueslukningsmedier såsom kvartssand kan absorbere en stor mængde varme under smeltningsprocessen og hjælpe med at danne et smelteprodukt med høj isoleringsstyrke, og derved fuldende den endelige galvaniske isolering.

 

Under denne proces påtager rørlegemet sig ikke kun rollen som mekanisk støtte, men skal også modstå den høje temperatur og det indre tryk, der genereres under smeltningsprocessen. Hvis rørlegemets mekaniske styrke, varmebestandighed eller isoleringsevne er utilstrækkelig, kan der opstå problemer såsom rørbrud, udvendig buedannelse eller isolationsfejl, selvom selve smelten kan fungere normalt.

 

Derfor kan materialedesignet af den keramiske krop til EV-sikringer ikke kun fokusere på de mekaniske egenskaber ved normal temperatur, men skal også overveje de omfattende effekter af øjeblikkelig høj temperatur, højspænding og lysbuepåvirkning under kortslutningsprocessen.

 

 

Høj-sikringer i nye energikøretøjer installeres normalt i batteribokse,-højspændingsfordelingsbokse eller andre steder med begrænset plads. På grund af det høje integrationsniveau i disse områder vil varmeafledningsforhold, installationsafstande og omgivende materialer alle påvirke sikringens driftsstatus.

 

Hvis sikringen udsættes for et miljø med høje temperaturer i lang tid, skal rørmaterialet have god termisk stabilitet. Hvis materialet blødgøres, ældes, deformeres eller forringer isoleringsegenskaberne under vedvarende termisk belastning, kan sikkerhedsmarginen for hele sikringen reduceres.

 

Under fejlafbrydelser vil lokalområdets temperaturer være meget højere end normale driftstemperaturer, så materialer skal kunne modstå ikke kun vedvarende driftstemperaturer, men også kortvarige ekstreme termiske stød. Dette er især vigtigt for nye energikøretøjer, fordi strømbatterisystemets fejlstrøm kan have et højt energiniveau.

 

Keramiske materialer har høj varmebestandighed og elektrisk isoleringsegenskaber, så de er meget udbredt i rørlegemet og isoleringsstrukturen af ​​højspændingssikringer. Til højspændingssikringer til biler kan Alumina Ceramic Tube for High Voltage EV Fuse give en bedre omfattende ydeevne mellem isolering, varmebestandighed og mekanisk stabilitet.

 

 

 

Aluminiumoxidkeramik er en almindelig type elektrisk isolerende keramisk materiale med høj isoleringsmodstand, varmebestandighed og mekanisk styrke. I højspændingssikringer kan aluminiumoxidkeramik bruges til at danne et stabilt isolerende rørlegeme for at give et pålideligt lukket rum til det interne smelte- og-slukningsmedium.

 

Sammenlignet med nogle organiske isoleringsmaterialer har aluminiumoxidkeramik bedre dimensionsstabilitet under høje temperaturforhold og blødgør og brænder ikke så let som brændbare polymerer. I højspændingssystemet i nye energikøretøjer med høje brandsikkerhedskrav har keramiske rørlegemer derfor visse strukturelle fordele.

 

For sikringer med forskellige spændingsniveauer kræves et omfattende design baseret på faktorer som elektrisk spillerum, isoleringsstyrke, mekanisk styrke, rørstørrelse og indvendigt tryk. De specifikke specifikationer af aluminiumoxid keramisk rør til elektriske bilsikringer skal matche smeltestrukturen og brudparametrene for hele sikringen og kan ikke vælges baseret på rørstørrelsen alene.

 

 

 

Når du vælger en-højspændingssikring, skal du først bestemme systemets maksimale driftsspænding. Sikringens nominelle spænding bør være i stand til at dække den maksimale driftsspænding for strømbatterisystemet og efterlade en rimelig margin til normal drift og forbigående forhold.

 

Dernæst er den nominelle strøm. Den nominelle strøm vælges ikke blot ud fra køretøjets maksimale kontinuerlige arbejdsstrøm. Det skal også evalueres grundigt baseret på den omgivende temperatur, installationsmetode, varmeafledningsforhold, kontinuerlig arbejdstid og aktuelle udsving. En for lille mærkestrøm kan forårsage hyppig opvarmning eller endda falske sikringer under normal drift, mens en for stor mærkestrøm kan reducere fejlbeskyttelseshastigheden.

 

Brydekapacitet er også en vigtig indikator for højspændings-DC-sikringer.- Designere skal bekræfte, at sikringen sikkert kan afbryde fejlstrømmen inden for det specificerede område baseret på den maksimale kortslutningsstrøm for strømbatteriet, systemimpedans og fejlkredsløbsstruktur.

 

Derudover er det også nødvendigt at være opmærksom på de-tidsaktuelle karakteristika. Smeltehastighederne for forskellige sikringer er ikke helt ens, og de skal vælges i henhold til systemets krav til kortslutningsbeskyttelse, overbelastningsbeskyttelse og enhedskoordinationsbeskyttelse.

 

 

Strømbatterisystemet kan stå over for to unormale forhold: overbelastning og kortslutning på samme tid. Overbelastning viser sig normalt ved, at driftsstrømmen fortsætter med at overskride det normale designområde, men fejlstrømmen stiger relativt langsomt; en kortslutning kan få strømmen til hurtigt at nå et højt niveau på meget kort tid.

 

For forskellige fejltyper skal sikringer opnå tilsvarende beskyttelsesegenskaber gennem forskellige sikringsdesign. Derfor skal produktstrukturen, der svarer til den keramiske krop til overbelastnings- og kortslutningsbeskyttelsessikring, designes sammen med smelte, fyldstof og nominel brudkapacitet.

 

For nye energikøretøjers højspændingssystemer skal sikringer også danne et koordineret beskyttelsesforhold med kontaktorer, foropladningskredsløb, BMS og højspændingsdistributionssystemer. Forbedring af beskyttelsesevnen for en bestemt enhed alene kan ikke erstatte beskyttelsesstrategien for hele-højspændingssystemet.

 

 

En væsentlig teknisk vanskelighed ved højspændings DC-sikringer- er lysbuestyring. Efter at smelten smelter, kan der dannes en høj-temperaturbue mellem de to brud. Hvis lysbuen fortsætter, kan elektrisk isolation ikke virkelig opnås.

 

Det lysbueslukkende fyldstof og rørstrukturen bestemmer i fællesskab afkølingen, segmenteringen og deioniseringsprocessen af ​​lysbuen. Det stabile keramiske rørlegeme kan opretholde integriteten af ​​den indre struktur under smeltningsprocessen, hvilket giver et lukket og stabilt rum til lysbueslukningsprocessen.

 

For DC-autosikringer skal den keramiske struktur, der bruges af Ceramic til DC Automotive Fuses, normalt matches og designes baseret på spænding, strøm, brydekapacitet og internt tryk. Materialets isoleringsevne er kun grundlaget, og det faktiske produkt skal stadig verificeres gennem en komplet kortslutningstest.-

 

 

Høj-spændingssystemet i nye energikøretøjer har normalt en høj jævnspænding, så ud over overstrømsbeskyttelse skal sikringen også opretholde tilstrækkelig isoleringsevne under normale arbejdsforhold og efter smeltning.

 

Isoleringsdesign involverer den dielektriske styrke af selve materialet, såvel som krybeafstande, elektriske afstande, endestrukturer og installationsmiljøet. Hvis højspændingssikringen er for tæt på den omgivende metalstruktur, eller hvis der er forurening eller kondens på overfladen, kan den faktiske isoleringsmargin blive reduceret.

 

For isolerende keramiske strukturer, såsom isolerende elektriske Steatit-keramisk smeltet krop, skal materialesystemet og de strukturelle dimensioner bestemmes baseret på specifikke spændingsniveauer og miljøforhold. Nye energikøretøjer vil også opleve temperaturændringer, luftfugtighedsændringer, mekaniske vibrationer og vejpåvirkninger under den faktiske drift, så isoleringsstrukturen skal have langsigtet-stabilitet.

 

 

 

Ud over selve sikringens ydeevne påvirker installationsstedet også systemsikkerheden. Højspændingssikringer bør undgås på overfyldte steder, har ekstremt dårlige varmeafledningsforhold eller er modtagelige for mekaniske skader.

 

Hvis installationsrummet er tæt på en høj varmekilde fra strømbatteriet, skal varmeledning, varmestråling og luftstrøm evalueres. For strukturer, der kræver vedligeholdelse og udskiftning, bør driftspladsen til vedligeholdelsespersonale og højspændingssikkerhedsisolationskrav også tages i betragtning.

 

I højspændingsstrømfordelingssystemer skal sikringer normalt lægges sammen med kontaktorer, relæer, samleskinner og tilslutningsklemmer. For rørkonstruktioner som f.eks. Ceramic Casing for Fuse Link påvirker det omgivende rum ikke kun varmeafgivelsen, men er også relateret til den sikre afstand under fejlforhold.
 

 

Verifikationen af-højspændingssikringer til nye energikøretøjer bør dække både normal drift og unormale arbejdsforhold. Under normale arbejdsforhold skal der lægges vægt på temperaturstigning, kontinuerlig strømbærende kapacitet, modstandsstabilitet og isoleringsevne; under unormale arbejdsforhold er det nødvendigt at fokusere på at verificere overbelastning, kortslutning, brudkapacitet og evne til at modstå ekstreme strømme.

 

Derudover skal miljøpålidelighedsevaluering udføres baseret på det faktiske brugsmiljø for nye energikøretøjer, herunder tests såsom høj- og lavtemperaturcyklusser, varme og fugtighed, vibrationer, mekaniske stød og-langvarig energitilførsel.

 

For produkter, der bruger aluminiumoxid keramiske rørlegemer, er det også nødvendigt at fokusere på den dimensionelle konsistens, overfladekvalitet, mekanisk styrke og monteringspålidelighed af selve keramikken med endemetaldelene. Materialeparametrene for Al2O3 Alumina Keramisk rør til højspændingssikring kan kun reelt afspejle produktets sikkerhedsniveau, hvis de er verificeret sammen med den overordnede sikringsstruktur.
 

 

I takt med at spændingsplatformen for strømbatterier fortsætter med at stige, udvikler højspændingssystemer sig gradvist fra den traditionelle platform med hundredvis af volt til højere spændingsniveauer. Højere systemspænding kan reducere driftsstrømmen under samme effekt og derved reducere ledertab i ledningsnet og samleskinner, men samtidig stiller det også højere krav til isolering, lysbueslukning og fejlbeskyttelse.

 

En af de fremtidige udviklingsretninger for højspændingssikringer- er miniaturisering og høj effekttæthed. Den begrænsede plads til køretøjsinstallation kræver, at sikringen reducerer dens størrelse yderligere, samtidig med at den bevarer dens brydekapacitet og forbedrer dens fejlenergihåndteringskapacitet pr. volumenhed.

 

En anden vigtig retning er materialeoptimering. Alumina keramisk isoleringsrør til sikring kræver en balance mellem dielektrisk styrke, termisk stabilitet, mekanisk styrke og bearbejdningskonsistens. Efterhånden som standardiseringen af ​​nye energikøretøjsplatforme øges, vil dimensionsnøjagtigheden og batchkonsistensen af ​​keramiske rørlegemer også blive vigtige produktionsindikatorer.

 

Derudover vil integrationen af ​​sikringer og-højspændingsstrømdistributionssystemer fortsætte med at stige. Fremtidige højspændingsbeskyttelsesløsninger skal ikke kun tage hensyn til den individuelle sikringsydelse, men også kræve system-koordinering med kontaktorer, foropladningskredsløb, BMS, højspændingsstik og samleskinner.

 

 

Ud fra et sikkerhedsdesigns perspektiv bør højspændingssikringsrørets husmateriale mindst opfylde flere grundlæggende krav: Det har tilstrækkelig mekanisk styrke til at modstå det indre tryk, der genereres af brudprocessen; det har en stabil isoleringsydelse for at opfylde de langsigtede-driftskrav til højspændingssystemet; det har god varmebestandighed for at opretholde strukturel stabilitet i unormalt høje temperaturmiljøer; det bør også have god dimensionskonsistens for at sikre et nøjagtigt samlingsforhold mellem smelte-, fyldstof- og endestrukturen.

 

Til højspændingsapplikationer til nye energikøretøjer er 95 % aluminiumoxid keramisk rør til højspændingssikring en repræsentativ keramisk rørmaterialeløsning.

 

Dens faktiske anvendelse skal stadig verificeres baseret på den specifikke nominelle sikringsspænding, mærkestrøm, kortslutningsstrøm og mekaniske struktur.

 

For forskellige typer hjælpekredsløb er der også forskelle i størrelse og beskyttelsesparametre for sikringer. For eksempel er keramiske karosserisikringer til elektriske køretøjer mere egnede til at matche baseret på driftsstrømmen, nominel spænding, installationsplads og andre forhold i hjælpestrømkredsløbet i stedet for blot at anvende designparametrene for strømbatteriets hovedkredsløb.

 

 

 

Sikkerheden for højspændingssikringer til nye energikøretøjer- bestemmes ikke af en enkelt parameter, men af ​​smeltedesignet, lysbueslukningsmediet, rørmaterialet, endestrukturen, installationsmetoden og højspændingssystemets beskyttelsesstrategi.

 

I højspændings-DC-systemer skal sikringer hurtigt begrænse energien, efter der opstår en fejl, samtidig med at de sikres, at den lysbue, der genereres under brydningsprocessen, ikke forårsager sekundær skade på omgivende strukturer. Derfor er sam-design mellem materialer, strukturelle og elektriske parametre nødvendigt.

 

Til højspændingsapplikationer i biler,-Alumina keramisk rør til højspændings-autosikringpåtager sig ikke kun isolerings- og mekaniske støttefunktioner, men deltager også i hele sikringsfejlenergistyringsprocessen. Efterhånden som nye energikøretøjer udvikler sig mod højspænding, høj effekt og høj integration, vil betydningen af ​​dette designkoncept på system-niveau øges yderligere.

 

Overordnet set bør valget af højspændingssikringer ikke kun fokusere på de to grundlæggende parametre for nominel spænding og nominel strøm, men skal også tage højde for den maksimale kort-kredsløbsstrøm, tids-strømkarakteristika, brudkapacitet, omgivende temperatur, isolationsafstand, installationsplacering og vedligeholdelse.