Teknisk analys av hög-likströmskontaktorer: hög-högspänningsplattformar i nya energifordon driver uppgraderingar i keramisk tätningsteknik

 

Med den snabba utvecklingen av nya energifordon (NEV), batterienergilagringssystem och infrastruktur för hög-energiladdning, utvecklas elektriska system mot högre spänningar, högre strömmar och större tillförlitlighet. Som kritiska kopplingskomponenter i de elektriska-högspänningssystemen i NEV, underlättar hög-likströmskontaktorer säker anslutning och frånkoppling mellan batterisystemet och belastningen, samt ger felskydd; de är grundläggande komponenter för att säkerställa fordonets övergripande elektriska säkerhet.

 

Till skillnad från traditionella-lågspänningsreläer måste högspänningslikströmskontaktorer på ett tillförlitligt sätt koppla om kretsar vid spänningsnivåer på flera hundra volt eller högre samtidigt som de tål betydande transienta strömstötar. Följaktligen omfattar deras design inte bara mekaniska strukturer och elektromagnetisk aktivering utan även isoleringsmaterial, teknik för bågsläckning och tätningstillförlitlighet.

 

I NEV-drivlinor är högspänningslikströmskontaktorer vanligtvis installerade i traktionsbatteripaketet, växelriktaren, motorstyrsystemet och laddningskretsarna. Vid fordonsstart stänger kontaktorn, vilket gör att traktionsbatteriet kan förse drivsystemet med ström; omvänt, när fordonet stannar eller en anomali upptäcks, öppnas kontaktorn snabbt för att isolera högspänningskretsen och förhindra eskalering av elektriska fel.

 

I takt med att spänningsplattformar i NEV:er går framåt-övergår övergången från 400V-system till 800V eller ännu högre arkitekturer-hög-likspänningskontaktorer med allt strängare krav på spänningsmotståndsförmåga, svarshastighet och säkerhetsstandarder.

 

 

 

Hög-likspänningskontaktorer består huvudsakligen av ett kontaktsystem, en elektromagnetisk aktiveringsmekanism, ett isolerande hus, en bågsläckande struktur och tätningskomponenter. Kontakterna hanterar strömöverföring och avbrott, aktiveringsmekanismen styr kontaktrörelsen, och isolerings- och bågsläckningsstrukturerna bestämmer produktens tillförlitlighet i hög-miljöer.

 

Baserat på ljusbågs-släckningsmiljön och husmaterial klassificeras högspänningslikströmskontaktorer i allmänhet i typer som keramiskt vakuum, keramiskt hermetiskt förseglat och epoxihartsinkapslat.

 

Bland dessa används den keramiska vakuumstrukturen i stor utsträckning i NEV, hög-energilagringssystem och industriella strömförsörjningar på grund av dess höga dielektriska styrka, utmärkta tätningsprestanda och stabila bågsläckningsförmåga.-

 

Keramiska material erbjuder hög mekanisk hållfasthet, låg dielektrisk förlust och överlägsen värmebeständighet, vilket effektivt säkerställer isoleringsstabilitet under kontaktorns långa-drift. I högspänningstillämpningar mildrar keramiska höljen påverkan av fukt, föroreningar och miljöfaktorer på interna komponenter.

 

Till exempel skyddar hög-tillförlitliga keramiska EV-relähöljen interna kontaktsystem genom keramiska isoleringsstrukturer, vilket gör att kontaktorn kan möta kraven på lång-drift under de komplexa förhållanden som är typiska för nya energifordon.

 

 

 

Den interna driftsmiljön för högspänningslikströmskontaktorer- är mycket komplex; intensiv ljusbågsbildning uppstår, särskilt under högt-strömavbrott.

 

Underlåtenhet att kontrollera ljusbågen snabbt och effektivt kan leda till kontakterosion, försämrad isolering eller till och med totalt fel på utrustningen.

 

Medan traditionella luft-baserade bågsläckningsmetoder- har begränsningar under hög-spänning och hög-ström, använder vakuumbågssläckningstekniken en vakuummiljö för att minimera påverkan av gasmedier. Detta underlättar enklare ljusbågssläckning, vilket ökar brytkapaciteten och förlänger livslängden.

 

Som ett nyckelmaterial för vakuumkammare måste keramiken uppfylla flera krav samtidigt:

Hög dielektrisk hållfasthet;
Utmärkt hermetisk tätning;
Motstånd mot termisk chock;
Lång-stabilitet;
Pålitlig limning med metallkomponenter.

 

Följaktligen har keramisk metallisering blivit en kritisk process vid tillverkning av hög-kontaktorer.

 

Den keramiska metalliseringsprocessen skapar ett tillförlitligt metallbindningsskikt på den keramiska ytan, vilket möjliggör hög-hållfasta anslutningar mellan den keramiska komponenten och metaller som koppar eller molybden, vilket säkerställer en stabil keramisk-till-metallbindning.

 

Denna anslutningsmetod säkerställer inte bara mekanisk hållfasthet utan uppfyller också kraven på lång-tillförlitlig drift i hög-hermetiskt slutna miljöer.

 

 

Keramisk metallisering är en viktig teknik vid tillverkning av avancerad elektronisk keramik; det innebär att man formar ett metalliserat skikt på ytan av aluminiumoxidkeramer och sedan sammanfogar keramen med metall med hjälp av processer som lödning.

 

Inom området för hög-DC-kontaktorer används denna teknik främst för att tillverka vakuumbågssläckningskammare-, isolerande stödstrukturer och hög-hermetiska enheter.

 

På grund av sin höga mekaniska hållfasthet och utmärkta elektriska isoleringsegenskaper är aluminiumoxid (Al2O3) för närvarande det mest använda isolerande keramiska materialet.

 

Till exempel att anställa enaluminiumoxid keramiskt höljestruktur för hög-likspänningskontaktorer förbättrar effektivt isoleringens tillförlitlighet i hög-miljöer samtidigt som prestandaförsämringen minimeras under lång-drift. Jämfört med traditionella plaster eller epoximaterial kan aluminiumoxidkeramik motstå högre temperaturer och starkare elektriska fält, vilket ger tydliga fördelar i högspänningsplattformstillämpningar för nya energifordon.