Säkerhetsval av-högspänningssäkringar för nya energifordon: nyckelteknologier för keramiska rörkroppar, DC-bågsläckning och installationsdesign

När batterisystemet för nya energifordon utvecklas mot högspänning, stor kapacitet och hög effekt, har hög-elektrisk säkerhet blivit en viktig fråga i utformningen av fordonet och batterisystemet. Som en viktig överströmsskyddsanordning i strömbatterikretsen behöver hög-säkringen snabbt bryta felströmmen under onormala förhållanden som kortslutning och kraftig överbelastning, och begränsa spridningen av felenergi genom en pålitlig bågsläckningskonstruktion. Därför är säkringens märkspänning, märkström, brytkapacitet, ljusbågssläckningsprestanda, isolering och värmebeständighet direkt relaterade till högspänningssystemets säkerhet.

 

Till skillnad från traditionella lågspänningskretsar-matar nya energifordonsbatterier ut hög-likström. Det finns ingen naturlig nollgenomgångspunkt- för DC, och ljusbågen kan inte lätt släcka sig själv efter att en kortslutning inträffat. Därför måste högspänningssäkringar för likström ha speciella strömbegränsnings- och ljusbågsläckande egenskaper. När en allvarlig kortslutning inträffar i batterisystemet måste säkringen slutföra smältsäkringen, ljusbågskontrollen och strömavbrottet på mycket kort tid för att undvika ytterligare skador på batteriet, reläer, kontakter och andra högspänningskomponenter av felströmmen.

 

 

 

Kraftbatterier består vanligtvis av ett stort antal enstaka celler kopplade i serie och parallellt för att bilda ett batteripaket, och deras energilagringskapacitet och kortslutningsenergi är mycket högre än vanliga elektriska-lågspänningssystem. När en kortslutning inträffar i huvudkretsen kan felströmmen stiga snabbt på mycket kort tid. Utan tillförlitligt överströmsskydd kan värmen som genereras av onormal ström orsaka överhettning av ledarna, skador på isoleringsmaterial och till och med orsaka allvarligare termiska säkerhetsolyckor.

 

Hög-säkringar är vanligtvis installerade i huvudkretsen för strömbatteriet, laddningskretsen eller andra platser som kräver hög-energifelsisolering. När en allvarlig överbelastning eller kortslutningsström upptäcks, når smältan smälttillståndet genom sin egen uppvärmning och använder det interna ljusbågssläckningsmediet för att begränsa ljusbågen, och slutför därmed felströmsavbrottet inom den specificerade tiden.

 

Därför är säkringen inte en "säkring" i enkel mening, utan en aktiv felisoleringskomponent i högspänningssystemet i nya energifordon. Dess design måste ta hänsyn till både låg-drift under normala arbetsförhållanden och hög-energibrytningskapacitet under felförhållanden.

 

I faktiska produkter behöver strukturer som EV Fuse Ceramic Body vanligtvis ta hänsyn till mekanisk styrka, isoleringsprestanda, värmebeständighet och inre tryckhållfasthet. Speciellt för applikationer med hög spänning och hög ström, kommer valet av rörmaterial direkt att påverka säkringens säkerhetsmarginal.

 

 

Hög-säkringar består vanligtvis av en smälta, rörkropp, ljusbågssläckningsfyllmedel, ändlock och anslutningsstruktur. Under normal drift tillåter smältan att driftsströmmen inom det specificerade området fortsätter att passera, och dess egen effektförlust bör kontrolleras inom ett rimligt område.

 

När kretsen är kraftigt överbelastad eller kortsluten- kommer den lokala temperaturen på smältan att stiga snabbt och en säkring uppstår.

 

Efter att smältan gått sönder kan det fortfarande finnas hög bågenergi i kretsen. För DC-system kan ljusbågen inte släckas genom att förlita sig på den naturliga nollgenomgången av AC, så det är nödvändigt att absorbera energi, minska bågtemperaturen och begränsa ljusbågskanalen genom ljusbågssläckningsmaterial.

 

Granulära ljusbågssläckningsmedier som kvartssand kan absorbera en stor mängd värme under smältningsprocessen och hjälpa till att bilda en smältprodukt med hög isoleringshållfasthet, och därigenom fullborda den slutliga galvaniska isoleringen.

 

Under denna process tar rörkroppen inte bara rollen som mekaniskt stöd, utan måste också motstå den höga temperaturen och det inre trycket som genereras under smältningsprocessen. Om den mekaniska hållfastheten, värmebeständigheten eller isoleringsprestandan hos rörkroppen är otillräcklig, kan problem som rörbrott, yttre ljusbåge eller isoleringsfel uppstå även om själva smältan kan fungera normalt.

 

Därför kan materialutformningen av den keramiska kroppen för EV-säkringar inte bara fokusera på de mekaniska egenskaperna vid normal temperatur, utan måste också beakta de omfattande effekterna av momentan hög temperatur, hög spänning och bågpåverkan under kortslutningsprocessen.

 

 

Hög-säkringar i nya energifordon installeras vanligtvis i batterilådor,-högspänningsfördelningslådor eller andra platser med begränsat utrymme. På grund av den höga integrationsnivån i dessa områden kommer värmeavledningsförhållanden, installationsavstånd och omgivande material alla att påverka säkringens driftsstatus.

 

Om säkringen utsätts för en miljö med hög temperatur under lång tid måste rörmaterialet ha god termisk stabilitet. Om materialet mjuknar, åldras, deformeras eller försämrar isoleringsegenskaperna under långvarig termisk stress, kan säkerhetsmarginalen för hela säkringen minskas.

 

Under felavbrott kommer temperaturerna i det lokala området att vara mycket högre än normala driftstemperaturer, så material måste kunna motstå inte bara kontinuerliga driftstemperaturer utan även kortsiktiga extrema termiska stötar. Detta är särskilt viktigt för nya energifordon eftersom felströmmen i batterisystemet kan ha en hög energinivå.

 

Keramiska material har hög värmebeständighet och elektriska isoleringsegenskaper, så de används ofta i rörkroppen och isoleringsstrukturen hos högspänningssäkringar. För högspänningssäkringar för fordon kan Alumina Ceramic Tube for High Voltage EV Fuse ge bättre heltäckande prestanda mellan isolering, värmebeständighet och mekanisk stabilitet.

 

 

 

Aluminiumoxidkeramik är en vanlig typ av elektriskt isolerande keramiskt material med hög isoleringsresistans, värmebeständighet och mekanisk styrka. I högspänningssäkringar kan aluminiumoxidkeramik användas för att bilda en stabil isolerande rörkropp för att tillhandahålla ett tillförlitligt slutet utrymme för det interna smält- och ljusbågssläckningsmediet.

 

Jämfört med vissa organiska isoleringsmaterial har aluminiumoxidkeramer bättre dimensionsstabilitet under höga temperaturer och mjuknar och brinner inte lika lätt som brandfarliga polymerer. Därför har keramiska rörkroppar vissa strukturella fördelar i högspänningssystemet i nya energifordon med höga brandsäkerhetskrav.

 

För säkringar med olika spänningsnivåer krävs en omfattande design baserat på faktorer som elektriskt spel, isoleringshållfasthet, mekanisk hållfasthet, rörstorlek och inre tryck. De specifika specifikationerna för aluminiumoxid keramiskt rör för elektriska fordonssäkringar måste matcha smältstrukturen och brytningsparametrarna för hela säkringen och kan inte väljas enbart baserat på rörstorleken.

 

 

 

När du väljer en hög-säkring måste du först bestämma systemets maximala driftspänning. Säkringens märkspänning bör kunna täcka den maximala driftspänningen för batterisystemet och lämna en rimlig marginal för normal drift och transienta förhållanden.

 

Nästa är märkströmmen. Märkströmmen väljs inte bara utifrån fordonets maximala kontinuerliga arbetsström. Det måste också utvärderas heltäckande baserat på omgivningstemperatur, installationsmetod, värmeavledningsförhållanden, kontinuerlig arbetstid och strömfluktuationer. En alltför liten märkström kan orsaka frekvent uppvärmning eller till och med falska säkringar under normal drift, medan en för hög märkström kan minska felskyddshastigheten.

 

Brytkapacitet är också en viktig indikator på högspänningssäkringar för likström-. Designers måste bekräfta att säkringen säkert kan bryta felströmmen inom det specificerade området baserat på den maximala kortslutningsströmmen för strömbatteriet, systemimpedansen och felkretsens struktur.

 

Dessutom är det också nödvändigt att vara uppmärksam på tids-aktuella egenskaper. Smälthastigheterna för olika säkringar är inte exakt desamma och de måste väljas enligt systemets krav för kortslutningsskydd, överbelastningsskydd och enhetskoordinationsskydd.

 

 

Batterisystemet kan möta två onormala tillstånd: överbelastning och kortslutning samtidigt. Överbelastning visar sig vanligtvis som att driftströmmen fortsätter att överskrida det normala designområdet, men felströmmen ökar relativt långsamt; en kortslutning kan göra att strömmen snabbt når en hög nivå på mycket kort tid.

 

För olika feltyper måste säkringar uppnå motsvarande skyddsegenskaper genom olika säkringskonstruktioner. Därför måste produktstrukturen som motsvarar den keramiska kroppen för överbelastnings- och kortslutningsskydd utformas tillsammans med smältan, fyllmedlet och den nominella brytkapaciteten.

 

För nya högspänningssystem för energifordon måste säkringar också bilda en koordinerad skyddsrelation med kontaktorer, förladdningskretsar, BMS och högspänningsdistributionssystem. Enbart förbättring av skyddsförmågan för en viss enhet kan inte ersätta skyddsstrategin för hela- högspänningssystemet.

 

 

En central teknisk svårighet med högspänningssäkringar- är ljusbågskontroll. Efter att smältan smält kan en hög-båge bildas mellan de två sprickorna. Om ljusbågen fortsätter kan elektrisk isolering inte verkligen uppnås.

 

Det ljusbågssläckande fyllmedlet och rörstrukturen bestämmer tillsammans bågens kylning, segmentering och avjoniseringsprocessen. Den stabila keramiska rörkroppen kan bibehålla integriteten hos den inre strukturen under smältningsprocessen, vilket ger ett slutet och stabilt utrymme för bågsläckningsprocessen.

 

För DC-bilsäkringar behöver den keramiska strukturen som används av Ceramic för DC Automotive Fuses vanligtvis matchas och utformas baserat på spänning, ström, brottkapacitet och inre tryck. Materialets isoleringsprestanda är bara basen och den faktiska produkten måste fortfarande verifieras genom ett fullständigt kortslutningstest.-

 

 

Hög-spänningssystemet i nya energifordon har vanligtvis en hög likspänning, så förutom överströmsskydd måste säkringen även bibehålla tillräcklig isoleringsförmåga under normala arbetsförhållanden och efter smältning.

 

Isoleringsdesign involverar den dielektriska hållfastheten hos själva materialet, såväl som krypavstånd, elektriska spelrum, ändstrukturer och installationsmiljön. Om högspänningssäkringen är för nära den omgivande metallstrukturen, eller om det finns föroreningar eller kondens på ytan, kan den faktiska isoleringsmarginalen minska.

 

För isolerande keramiska strukturer som t.ex. isolerande elektrisk Steatit keramisk smältkropp, måste materialsystemet och de strukturella dimensionerna bestämmas baserat på specifika spänningsnivåer och miljöförhållanden. Nya energifordon kommer också att uppleva temperaturförändringar, luftfuktighetsförändringar, mekaniska vibrationer och vägpåverkan under den faktiska driften, så isoleringsstrukturen måste ha lång-stabilitet.

 

 

 

Utöver själva säkringens prestanda påverkar installationsplatsen även systemsäkerheten. Hög-säkringar bör undvikas på överfulla platser, har extremt dåliga värmeavledningsförhållanden eller är känsliga för mekaniska skador.

 

Om installationsutrymmet är nära en hög värmekälla för kraftbatteriet måste värmeledning, värmestrålning och luftflöde utvärderas. För konstruktioner som kräver underhåll och utbyte bör driftsutrymmet för underhållspersonal och kraven på högspänningssäkerhetsisolering också beaktas fullt ut.

 

I hög-kraftdistributionssystem behöver säkringar vanligtvis läggas ut tillsammans med kontaktorer, reläer, samlingsskenor och anslutningsplintar. För rörkonstruktioner som keramiskt hölje för säkringslänk påverkar det omgivande utrymmet inte bara värmeavledningen, utan är också relaterat till säkerhetsavståndet under felförhållanden.
 

 

Verifieringen av-högspänningssäkringar för nya energifordon bör omfatta både normal drift och onormala arbetsförhållanden. Under normala arbetsförhållanden måste uppmärksamhet ägnas åt temperaturökning, kontinuerlig strömkapacitet, motståndsstabilitet och isoleringsprestanda; under onormala arbetsförhållanden är det nödvändigt att fokusera på att verifiera överbelastning, kortslutning, brytkapacitet och förmåga att motstå extrema strömmar.

 

Dessutom måste miljötillförlitlighetsutvärdering utföras baserat på den faktiska användningsmiljön för nya energifordon, inklusive tester som cykler med höga och låga temperaturer, värme och fuktighet, vibrationer, mekaniska stötar och-långvarig energitillförsel.

 

För produkter som använder keramiska rörkroppar av aluminiumoxid är det också nödvändigt att fokusera på den dimensionella konsistensen, ytkvaliteten, den mekaniska hållfastheten och monteringssäkerheten hos själva keramen med ändmetalldelarna. Materialparametrarna för Al2O3 aluminiumoxid keramiskt rör för hög-säkring kan bara verkligen återspegla produktens säkerhetsnivå om de verifieras tillsammans med den övergripande säkringsstrukturen.
 

 

När spänningsplattformen för kraftbatterier fortsätter att öka, utvecklas högspänningssystem gradvis från den traditionella plattformen med hundratals volt till högre spänningsnivåer. Högre systemspänning kan reducera driftströmmen under samma effekt och därigenom minska ledarförlusterna i ledningsnät och samlingsskenor, men samtidigt ställer det högre krav på isolering, ljusbågssläckning och felskydd.

 

En av de framtida utvecklingsriktningarna för högspänningssäkringar- är miniatyrisering och hög effekttäthet. Det begränsade fordonsinstallationsutrymmet kräver att säkringen minskar sin storlek ytterligare samtidigt som den behåller sin brytkapacitet och förbättrar sin felenergihanteringskapacitet per volymenhet.

 

En annan viktig riktning är materialoptimering. Aluminiumoxid keramiskt isolatorrör för säkring kräver en balans mellan dielektrisk styrka, termisk stabilitet, mekanisk styrka och bearbetningskonsistens. När standardiseringen av nya energifordonsplattformar ökar kommer dimensionsnoggrannheten och batchkonsistensen för keramiska rörkroppar också att bli viktiga tillverkningsindikatorer.

 

Dessutom kommer integreringen av säkringar och hög-kraftdistributionssystem att fortsätta att öka. Framtida högspänningsskyddslösningar kommer inte bara att behöva ta hänsyn till individuell säkringsprestanda, utan kräver också system-koordination med kontaktorer, förladdningskretsar, BMS, hög-högspänningskontakter och samlingsskenor.

 

 

Ur säkerhetsdesignens perspektiv bör materialet för högspänningssäkringsröret åtminstone uppfylla flera grundläggande krav: det har tillräcklig mekanisk styrka för att motstå det inre trycket som genereras av brytningsprocessen; den har stabil isoleringsprestanda för att möta de långsiktiga-driftskraven för hög-högspänningssystemet; den har god värmebeständighet för att bibehålla strukturell stabilitet i onormalt höga temperaturer; den bör också ha god dimensionell konsistens för att säkerställa ett noggrant monteringsförhållande mellan smältan, fyllmedlet och ändstrukturen.

 

För högspänningstillämpningar för nya energifordon är 95 % aluminiumoxidkeramiskt rör för högspänningssäkring en representativ lösning för keramiskt rörmaterial.

 

Dess faktiska tillämpning måste fortfarande verifieras baserat på den specifika säkringens märkspänning, märkström, kortslutningsström och mekanisk struktur.

 

För olika typer av hjälpkretsar finns det också skillnader i storlek och skyddsparametrar för säkringar. Till exempel är hjälpsäkringar för elfordon med keramiska karosser mer lämpade för matchning baserat på driftsström, märkspänning, installationsutrymme och andra förhållanden för hjälpströmkretsen, snarare än att bara tillämpa designparametrarna för kraftbatteriets huvudkrets.

 

 

 

Säkerheten för högspänningssäkringar för nya energifordon bestäms inte av en enda parameter, utan av smältdesignen, ljusbågssläckningsmediet, rörmaterialet, ändstrukturen, installationsmetoden och högspänningssystemets skyddsstrategi.

 

I högspänningssystem för likström måste säkringar snabbt begränsa energin efter att ett fel inträffat, samtidigt som de säkerställer att ljusbågen som genereras under brytningsprocessen inte orsakar sekundär skada på omgivande strukturer. Därför är sam-design mellan material, strukturella och elektriska parametrar nödvändig.

 

För högspänningstillämpningar för fordon,-Keramiskt rör av aluminiumoxid för högspänningssäkring för fordon.-övertar inte bara isolerings- och mekaniska stödfunktioner, utan deltar också i hela processen för styrning av säkringsavbrottsenergi. När nya energifordon utvecklas mot högspänning, hög effekt och hög integration kommer betydelsen av detta designkoncept på system-nivå att öka ytterligare.

 

Sammantaget bör valet av högspänningssäkringar inte bara fokusera på de två grundläggande parametrarna märkspänning och märkström, utan måste också ta hänsyn till den maximala-kortslutningsströmmen, tids-strömsegenskaper, brytkapacitet, omgivningstemperatur, isolationsavstånd, installationsplats och underhåll.