Den sidste forsvarslinje i energilagringssystemer: DC-sikringsteknologianalyse

I energilagringssystemer bærer DC-sikringer, som kritiske beskyttelseskomponenter, hovedansvaret for hurtigt at afbryde fejlstrømmen under ekstreme kortslutningsforhold.- De opnår fysisk isolering af kredsløbet gennem den termiske smeltemekanisme af det smeltbare element under overbelastning eller kortslutningsforhold, med hurtig responshastighed, høj brudkapacitet og stærk strukturel pålidelighed. Især i højspændings-DC-systemer, når det kombineres med høj-isoleringsmaterialer som f.eks. Ceramic for DC Automotive Fuses, kan systemets overordnede sikkerhedsniveau forbedres væsentligt.

 

 

 

En typisk jævnstrømssikring for energilagring består af tre dele: smelteelementet, huset og lysbue-slukningsmediet. Det smeltelige element er normalt lavet af sølv- eller kobberbaserede-materialer, og smeltepositionen og -tiden styres gennem et fler-halsstrukturdesign. Huset er for det meste lavet af keramiske materialer med høj-styrke, såsom 95 % aluminiumkeramik, for at modstå den høje temperatur og den mekaniske belastning, der genereres i smelteøjeblikket. Den indvendige kvartssandfyldning bruges til hurtigt at absorbere lysbueenergi og opnå effektiv lysbueslukning.

 

Når strømmen overstiger den nominelle værdi og akkumuleres til en vis energi (I²t), smelter det smeltelige element hurtigt og fordamper for at danne et brud. Den elektriske bue brydes da og slukkes ved kvartssandets virkning; hele processen kan gennemføres på mikrosekunder. I lighed med det strukturelle design af et keramisk rør til højspændingssikring forhindrer dette effektivt lysbue-genantændelse i højspændingsmiljøer, hvilket sikrer systemsikkerhed.

 

 

DC-sikringer til energilagring er typisk klassificeret i henhold til IEC 60269-standarden. Baseret på brudkapaciteten og anvendelsesscenariet kan de opdeles i gG-, aR-, gR- og gPV-typer. Blandt disse er gR- og gG-typerne velegnede til batteriklynge- og busbeskyttelse, mens aR-typen hovedsageligt anvendes til effekthalvlederbeskyttelse.

 

I højspændings-DC-systemer afhænger den strukturelle stabilitet af sikringer meget af den keramiske isolator, såsom den keramiske krop til overbelastning og kortslutningsbeskyttelse. Denne isolator giver ikke kun mekanisk støtte, men spiller også en afgørende rolle i elektrisk isolering og danner et vigtigt grundlag for at opnå høj brudkapacitet.

 

 

Baseret på deres strukturelle form er energilagring DC sikringer hovedsageligt opdelt i tre kategorier: runde rør type, cuboid type og flad plade type.

 

Sikringer af runde rørtype bruger for det meste en keramisk rørstruktur, såsom keramisk rør til EV DC-sikring, der er egnet til standardiserede anvendelsesscenarier; kubiske sikringer er fastgjort med bolte og er velegnede til højstrøms- og højspændingssystemer. Deres indre struktur bruger typisk en keramisk skal med høj-densitet for at forbedre varmeafledning og mekanisk styrke.

 

Sikringer af flad pladetype (bladtype) bruges hovedsageligt inde i batterimoduler. Deres lave-højde struktur letter et kompakt layout. I nogle højt integrerede systemer kan sikringer også integreres med højspændingsbokse som modulære enheder. Keramiske strukturelle komponenter, såsom det keramiske kabinet til Fuse Link, sikrer isoleringsydelse, samtidig med at der tages hensyn til strukturel kompakthed og pålidelighed.

 

 

Ydeevnen af ​​en jævnstrømssikring bestemmes hovedsageligt af parametre som Joule-integral (I²t), nominel spænding, nominel strøm og brydekapacitet. I²t afspejler en sikrings energimodstandsevne og er en nøgleindikator for at forhindre funktionsfejl. Den nominelle spænding skal svare til systemets spændingsniveau for at forhindre genantændelse af lysbuen, efter at sikringen er sprunget.

 

I driftsmiljøer med høje-temperaturer er stabiliteten af ​​keramiske materialer særlig vigtig. For eksempel besidder Isolerende elektrisk Steatit Ceramic Fused Body fremragende varmemodstands- og isoleringsegenskaber, hvilket sikrer en langsigtet-stabil drift af sikringen i miljøer over 50 grader. Samtidig skal brydekapaciteten dække systemets maksimale kort-strøm; i øjeblikket bruger almindelige energilagringssystemer normalt produkter med en brudkapacitet på 100kA og derover.

 

 

I energilagringssystemer er jævnstrømssikringer hovedsageligt placeret ved nøgleknudepunkter, såsom den positive terminal på batteriklynger, samleskinnen og DC-siden af ​​PCS'en. På batteriklyngesiden bruges de til at isolere enkelt-klyngefejl; på samleskinnesiden giver de system-beskyttelse; og på PCS-siden beskytter de strømenheder såsom IGBT'er.

 

Forskellige anvendelsessteder kræver forskellige strukturelle designs. For eksempel, i scenarier for integration af elektriske køretøjer og energilagring, bruges keramiske sikringer til elektriske og hybride køretøjer ofte som kerneisoleringsmaterialet for at opfylde pålidelighedskravene under høje vibrationer, høje temperaturer og højspændingsmiljøer.

 

 

 

Valg af sikringer kræver omfattende overvejelser om spændingstilpasning, strømtilpasning, I²t-koordinering og brudkapacitet. Den nominelle strøm er typisk valgt som 1,2 til 1,5 gange systemets maksimale driftsstrøm, mens der også tages højde for temperaturreduktion. Ydermere bør selektiv koordinering sikres i fler-niveaubeskyttelsessystemer, hvilket betyder, at sikringer på lavere-niveau skal fungere først.

 

Med hensyn til strukturelt valg anbefales højspændingssystemer at bruge en kubisk struktur kombineret med høj-styrke keramiske materialer såsom Alumina Ceramic for Bolted Connect EV Fuse for at sikre fremragende mekanisk stabilitet og isoleringsydelse under høje strømstød.

 

 

Efterhånden som energilagringssystemer udvikler sig mod højere spændingsniveauer (over 1500V), stilles der højere krav til lysbueslukningsevnen og materialeydelsen af ​​sikringer. Fremtidige produkter vil udvikle sig i retning af højere brudkapacitet, miniaturisering og intelligens, såsom integrering af sikringsindikering og fjernovervågningsfunktioner.

 

På materialeniveau vil anvendelsen af ​​aluminiumoxidkeramik med høj-renhed og kompositkeramiske strukturer forbedre ydeevnen yderligere. Strukturer som f.eks. det keramiske rør til EV Charger Fuse Link og Ceramic Body for Fuse Bolted-serien er efterhånden ved at blive mainstream-løsninger inden for højspændings-DC-beskyttelsesområdet.
 

 

 

Som en kernebeskyttelsesenhed i energilagringssystemer påvirker ydeevnen af ​​DC-sikringer systemets sikkerhed og stabilitet direkte. Med den hurtige udvikling af industrien for elektriske køretøjer og energilagring fortsætter efterspørgslen efter sikringskonstruktionskomponenter med høj pålidelighed og høj isoleringsydelse med at vokse.

 

Med fokus på denne tendens koncentrerer vi os om forskning og udvikling og fremstilling af-højtydende keramiske strukturkomponenter, der leverer løsninger i flere produktserier, bl.a.EV Fuse Keramisk krop, Keramisk hus til EV-sikring og keramisk hus til el-køretøjs hjælpesikring. Ved at udnytte moden alumina-keramisk teknologi og præcisionsfremstillingskapaciteter kan den levere stabil og pålidelig isolering og strukturel støtte til højspændings-DC-sikringer, der opfylder de strenge anvendelseskrav for nye energi-, elektriske køretøjer og energilagringssystemer.