Teknisk analyse af høj-DC-kontaktorer: Høj-højspændingsplatforme i nye energikøretøjer Drive opgraderinger i keramisk tætningsteknologi

 

Med den hurtige udvikling af nye energikøretøjer (NEV'er), batterienergilagringssystemer og høj-opladningsinfrastruktur udvikler elektriske systemer sig mod højere spændinger, højere strømme og større pålidelighed. Som kritiske koblingskomponenter i de elektriske-højspændingssystemer i NEV'er letter højspændings-DC-kontaktorer den sikre forbindelse og afbrydelse mellem batterisystemet og belastningen, samt giver fejlbeskyttelse; de er grundlæggende komponenter for at sikre køretøjets overordnede elektriske sikkerhed.

 

I modsætning til traditionelle lavspændingsrelæer skal-højspændings DC-kontaktorer pålideligt skifte kredsløb ved spændingsniveauer på flere hundrede volt eller højere, mens de modstår betydelige transiente strømstød. Derfor omfatter deres design ikke kun mekaniske strukturer og elektromagnetisk aktivering, men også isoleringsmaterialer, lysbueslukningsteknologier og tætningspålidelighed.

 

I NEV-drivlinjer er højspændings-DC-kontaktorer typisk installeret i traktionsbatteripakken, inverteren, motorstyringssystemet og ladekredsløbene. Ved opstart af køretøjet lukker kontaktoren, hvilket tillader traktionsbatteriet at levere strøm til drivsystemet; omvendt, når køretøjet stopper, eller der registreres en uregelmæssighed, åbner kontaktoren hurtigt for at isolere højspændingskredsløbet og forhindre eskalering af elektriske fejl.

 

Efterhånden som spændingsplatforme i NEV'er avancerer-overgangen fra 400V-systemer til 800V- eller endnu højere arkitekturer-højspændings-DC-kontaktorer, står over for stadigt strengere krav vedrørende spændingsmodstandsevne, responshastighed og sikkerhedsstandarder.

 

 

 

Høj- DC-kontaktorer består primært af et kontaktsystem, en elektromagnetisk aktiveringsmekanisme, et isolerende hus, en lysbue-slukkende struktur og tætningskomponenter. Kontakterne håndterer strømtransmission og -afbrydelse, aktiveringsmekanismen styrer kontaktbevægelsen, og isolerings- og lysbueslukningsstrukturerne bestemmer produktets pålidelighed i højspændingsmiljøer.

 

Baseret på lysbue-slukningsmiljøet og husmaterialer klassificeres højspændings DC-kontaktorer generelt i typer såsom keramisk vakuum, keramisk hermetisk forseglet og epoxyharpiksindkapslet.

 

Blandt disse er den keramiske vakuumstruktur i vid udstrækning brugt i NEV'er, højspændingsenergilagringssystemer og industrielle strømforsyninger på grund af dens høje dielektriske styrke, fremragende tætningsevne og stabile bue-slukningsevne.

 

Keramiske materialer tilbyder høj mekanisk styrke, lavt dielektrisk tab og overlegen varmemodstand, hvilket effektivt sikrer isoleringsstabilitet under kontaktorens langsigtede-drift. I højspændingsapplikationer afbøder keramiske huse virkningen af ​​fugt, forurenende stoffer og miljøfaktorer på interne komponenter.

 

For eksempel beskytter høj-pålidelighed keramiske EV-relæhuse interne kontaktsystemer gennem keramiske isoleringsstrukturer, hvilket gør kontaktoren i stand til at opfylde kravene til lang-drift under de komplekse forhold, der er typiske for nye energikøretøjer.

 

 

 

Det interne driftsmiljø for højspændingsDC-kontaktorer-er meget komplekst; intens buedannelse opstår, især under høj-strømafbrydelse.

 

Manglende kontrol af lysbuen hurtigt og effektivt kan føre til kontakterosion, forringet isolering eller endda totalt udstyrsfejl.

 

Mens traditionelle luft-baserede bue-slukningsmetoder står over for begrænsninger under høj-spænding og høj-strøm, bruger vakuumbue-slukningsteknologi et vakuummiljø for at minimere påvirkningen af ​​gasmedier. Dette letter lysbuens slukning og øger derved brudkapaciteten og forlænger levetiden.

 

Som et nøglemateriale til vakuumkamre skal keramikken opfylde flere krav samtidigt:

Høj dielektrisk styrke;
Fremragende hermetisk forsegling;
Modstand mod termisk stød;
Langsigtet-stabilitet;
Pålidelig limning med metalkomponenter.

 

Som følge heraf er keramisk metallisering blevet en kritisk proces i fremstillingen af ​​højspændingskontaktorer.

 

Den keramiske metalliseringsproces skaber et pålideligt metalbindingslag på den keramiske overflade, hvilket muliggør høj-styrkeforbindelser mellem den keramiske komponent og metaller såsom kobber eller molybdæn, hvilket sikrer en stabil keramisk-til-metalbinding.

 

Denne forbindelsesmetode sikrer ikke kun mekanisk styrke, men opfylder også kravene til-langvarig, pålidelig drift i høj-, hermetisk lukkede miljøer.

 

 

Keramisk metallisering er en vital teknologi i fremstillingen af ​​avanceret elektronisk keramik; det involverer dannelse af et metalliseret lag på overfladen af ​​aluminiumoxidkeramik og efterfølgende sammenføjning af keramikken til metal ved hjælp af processer såsom lodning.

 

Inden for højspændings-DC-kontaktorer bruges denne teknologi primært til at fremstille vakuumbue-slukningskammerhuse, isolerende støttestrukturer og hermetiske højspændingsenheder.

 

På grund af dets høje mekaniske styrke og fremragende elektriske isoleringsegenskaber er aluminiumoxid (Al₂O₃) i øjeblikket det mest udbredte isolerende keramiske materiale.

 

For eksempel at ansætte enalumina keramisk husstruktur til højspændings-DC-kontaktorer forbedrer effektivt isoleringspålidelighed i højspændingsmiljøer, mens den minimerer ydeevneforringelse under lang-drift. Sammenlignet med traditionelle plast- eller epoxymaterialer kan aluminiumoxidkeramik modstå højere temperaturer og stærkere elektriske felter, hvilket giver klare fordele i højspændingsplatformapplikationer til nye energikøretøjer.