Veiligheidsselectie van hoog-zekeringen voor nieuwe energievoertuigen: sleuteltechnologieën voor keramische buisbehuizing, DC-boogdoving en installatieontwerp

Naarmate het batterijsysteem van nieuwe energievoertuigen zich ontwikkelt in de richting van hoge spanning, grote capaciteit en hoog vermogen, is de elektrische veiligheid van hoogspanning- een belangrijke kwestie geworden bij het ontwerp van het voertuig en het batterijsysteem. Als belangrijk beveiligingsapparaat tegen overstroom in het batterijcircuit moet de hoog-zekering de foutstroom snel onderbreken onder abnormale omstandigheden zoals kortsluiting en ernstige overbelasting, en de verspreiding van foutenergie beperken via een betrouwbare boogdovende structuur. Daarom zijn de nominale spanning, de nominale stroom, het uitschakelvermogen, de boogdovende prestaties, de isolatie en de hittebestendigheid van de zekering rechtstreeks gerelateerd aan de veiligheid van het hoogspanningssysteem.

 

Anders dan traditionele laag-stroomcircuits, leveren nieuwe energiebatterijen voor voertuigen hoog-gelijkstroom. Er is geen natuurlijk nuldoorgangspunt- voor gelijkstroom, en de boog kan zichzelf niet gemakkelijk doven nadat er kortsluiting is opgetreden. Daarom moeten hoog-DC-zekeringen speciale stroombegrenzende en boogdovende eigenschappen hebben. Wanneer er een ernstige kortsluiting optreedt in het krachtige accusysteem, moet de zekering de smeltzekering, boogcontrole en stroomonderbreking in zeer korte tijd voltooien om verdere schade aan de accu, relais, connectoren en andere hoog-componenten door de foutstroom te voorkomen.

 

 

 

Stroombatterijen bestaan ​​doorgaans uit een groot aantal afzonderlijke cellen die in serie en parallel zijn geschakeld om een ​​batterijpakket te vormen, en hun energieopslagcapaciteit en kortsluitenergie zijn veel hoger dan die van gewone elektrische laag-systemen. Zodra er kortsluiting optreedt in het hoofdcircuit, kan de foutstroom in zeer korte tijd snel stijgen. Zonder betrouwbare overstroombeveiliging kan de door abnormale stroom gegenereerde warmte oververhitting van geleiders, schade aan isolatiematerialen en zelfs ernstiger thermische veiligheidsongevallen veroorzaken.

 

Hoog-zekeringen worden doorgaans geïnstalleerd in het hoofdcircuit van de accu, het laadcircuit of op andere locaties waar hoge- energiefoutisolatie vereist is. Wanneer een ernstige overbelasting of kortsluitstroom- wordt gedetecteerd, bereikt de smelt de smelttoestand door zijn eigen verwarming en gebruikt het interne boog-blusmedium om de boog te beperken, waardoor de foutstroomafschakeling binnen de gespecificeerde tijd wordt voltooid.

 

Daarom is de zekering geen "zekering" in eenvoudige zin, maar een actieve foutisolatiecomponent in het hoog-spanningssysteem van nieuwe energievoertuigen. Bij het ontwerp moet rekening worden gehouden met zowel werking met laag-vermogen onder normale werkomstandigheden als met hoog-energieonderbrekingsvermogen onder foutomstandigheden.

 

Bij daadwerkelijke producten moeten structuren zoals EV Fuse Ceramic Body meestal rekening houden met mechanische sterkte, isolatieprestaties, hittebestendigheid en uithoudingsvermogen van de interne druk. Vooral bij hoogspannings- en hogestroomtoepassingen zal de keuze van het buismateriaal rechtstreeks van invloed zijn op de veiligheidsmarge van de zekering.

 

 

Hoogspanningszekeringen bestaan ​​meestal uit een smeltzekering, een buislichaam, een boogdovende vuller, een eindkap en een verbindingsstructuur. Tijdens normaal bedrijf laat de smelt de bedrijfsstroom binnen het gespecificeerde bereik doorgaan en moet het eigen vermogensverlies binnen een redelijk bereik worden beheerst.

 

Wanneer het circuit ernstig wordt overbelast of kortgesloten-, zal de plaatselijke temperatuur van de smelt snel stijgen en zal er een zekering optreden.

 

Nadat de smelt is gebroken, kan er nog steeds een hoge boogenergie in het circuit aanwezig zijn. Voor DC-systemen kan de boog niet worden gedoofd door te vertrouwen op de natuurlijke nuldoorgang van de AC, dus is het noodzakelijk om energie te absorberen, de boogtemperatuur te verlagen en het boogkanaal te beperken door middel van boogdovende materialen.

 

Granulaire boog-blusmedia zoals kwartszand kunnen tijdens het smeltproces een grote hoeveelheid warmte absorberen en helpen een smeltproduct met hoge isolatiesterkte te vormen, waardoor de uiteindelijke galvanische isolatie wordt voltooid.

 

Tijdens dit proces vervult het pijplichaam niet alleen de rol van mechanische ondersteuning, maar moet het ook bestand zijn tegen de hoge temperatuur en interne druk die tijdens het smeltproces worden gegenereerd. Als de mechanische sterkte, hittebestendigheid of isolatieprestaties van het pijplichaam onvoldoende zijn, kunnen er problemen optreden zoals pijpbreuk, externe vonken of isolatiefouten, zelfs als de smelt zelf normaal kan werken.

 

Daarom kan het materiaalontwerp van het keramische lichaam voor EV-zekeringen zich niet alleen concentreren op de mechanische eigenschappen bij normale temperaturen, maar moet ook rekening worden gehouden met de uitgebreide effecten van onmiddellijke hoge temperaturen, hoge spanning en boogimpact tijdens het kortsluitonderbrekingsproces.

 

 

Hoogspanningszekeringen in nieuwe energievoertuigen worden meestal geïnstalleerd in accubakken, hoogspanningsverdeelkasten of andere locaties met beperkte ruimte. Vanwege de hoge mate van integratie in deze gebieden zullen de omstandigheden van de warmteafvoer, de installatieafstand en de omringende materialen allemaal van invloed zijn op de bedrijfsstatus van de zekering.

 

Als de zekering lange tijd wordt blootgesteld aan een omgeving met hoge temperaturen, moet het buismateriaal een goede thermische stabiliteit hebben. Als het materiaal onder aanhoudende thermische spanning zachter wordt, veroudert, vervormt of de isolatie-eigenschappen verslechtert, kan de veiligheidsmarge van de gehele zekering kleiner worden.

 

Tijdens een storingsonderbreking zullen de plaatselijke temperaturen veel hoger zijn dan de normale bedrijfstemperaturen. Materialen moeten dus niet alleen bestand zijn tegen continue bedrijfstemperaturen, maar ook tegen korte- extreme thermische schokken. Dit is vooral belangrijk voor nieuwe energievoertuigen, omdat de foutstroom van het krachtige batterijsysteem een ​​hoog energieniveau kan hebben.

 

Keramische materialen hebben een hoge hittebestendigheid en elektrische isolatie-eigenschappen, dus worden ze veel gebruikt in het buislichaam en de isolatiestructuur van hoog-zekeringen. Voor hoogspannings-autozekeringen kan Alumina Ceramic Tube for High Voltage EV Fuse betere uitgebreide prestaties bieden op het gebied van isolatie, hittebestendigheid en mechanische stabiliteit.

 

 

 

Aluminiumoxide-keramiek is een veel voorkomend type elektrisch isolerend keramisch materiaal met een hoge isolatieweerstand, hittebestendigheid en mechanische sterkte. In hoogspanningszekeringen kan aluminiumoxide-keramiek worden gebruikt om een ​​stabiel isolerend buislichaam te vormen dat een betrouwbare afgesloten ruimte biedt voor het interne smelt- en boogblusmedium.

 

Vergeleken met sommige organische isolatiematerialen heeft aluminiumoxide-keramiek een betere maatvastheid onder hoge temperaturen en wordt het niet zo gemakkelijk zacht en verbrandt het als ontvlambare polymeren. Daarom hebben keramische buislichamen in het hoog-spanningssysteem van nieuwe energievoertuigen met hoge brandveiligheidseisen bepaalde structurele voordelen.

 

Voor zekeringen met verschillende spanningsniveaus is een uitgebreid ontwerp vereist op basis van factoren zoals elektrische speling, isolatiesterkte, mechanische sterkte, buismaat en interne druk. De specifieke specificaties van Alumina Ceramic Tube for Electrical Automotive Fuse moeten overeenkomen met de smeltstructuur en de breukparameters van de gehele zekering, en kunnen niet worden geselecteerd op basis van alleen de buismaat.

 

 

 

Wanneer u een hoog-zekering selecteert, moet u eerst de maximale bedrijfsspanning van het systeem bepalen. De nominale spanning van de zekering moet de maximale bedrijfsspanning van het krachtige batterijsysteem kunnen dekken en een redelijke marge overlaten voor normaal gebruik en tijdelijke omstandigheden.

 

Het volgende is de nominale stroom. De nominale stroom wordt niet eenvoudigweg geselecteerd op basis van de maximale continue werkstroom van het voertuig. Het moet ook uitgebreid worden geëvalueerd op basis van de omgevingstemperatuur, installatiemethode, omstandigheden voor warmteafvoer, continue werktijd en stroomschommelingen. Een te kleine nominale stroom kan tijdens normaal bedrijf frequente verhitting of zelfs valse zekeringen veroorzaken, terwijl een te grote nominale stroom de snelheid van de foutbeveiliging kan verminderen.

 

Het uitschakelvermogen is ook een belangrijke indicator voor DC-zekeringen met hoge- spanning. Ontwerpers moeten bevestigen dat de zekering de foutstroom veilig kan afsluiten binnen het gespecificeerde bereik op basis van de maximale kortsluitstroom van de accu, de systeemimpedantie en de structuur van het foutcircuit.

 

Daarnaast is het ook noodzakelijk om aandacht te besteden aan de tijd-huidige kenmerken. De smeltsnelheden van verschillende zekeringen zijn niet precies hetzelfde, en ze moeten worden geselecteerd op basis van de systeemvereisten voor kortsluitbeveiliging, overbelastingsbeveiliging en apparaatcoördinatiebeveiliging.

 

 

Het krachtige batterijsysteem kan te maken krijgen met twee abnormale omstandigheden: tegelijkertijd overbelasting en kortsluiting. Overbelasting manifesteert zich meestal als de bedrijfsstroom het normale ontwerpbereik blijft overschrijden, maar de foutstroom neemt relatief langzaam toe; een kortsluiting kan ervoor zorgen dat de stroom in zeer korte tijd snel een hoog niveau bereikt.

 

Voor verschillende soorten fouten moeten zekeringen overeenkomstige beschermingseigenschappen bereiken via verschillende zekeringontwerpen. Daarom moet de productstructuur die overeenkomt met de keramische behuizing voor overbelastings- en kortsluitbeveiligingszekering worden ontworpen samen met de smelt-, vul- en nominale breekcapaciteit.

 

Voor hoogspanningssystemen voor nieuwe energievoertuigen moeten zekeringen ook een gecoördineerde beschermingsrelatie vormen met contactors, voorlaadcircuits, GBS en hoogspanningsdistributiesystemen. Het verbeteren van de beschermingsmogelijkheden van een bepaald apparaat alleen kan de beschermingsstrategie van het hele hoog-systeem niet vervangen.

 

 

Een belangrijk technisch probleem bij gelijkstroomzekeringen met hoge- spanning is boogcontrole. Nadat de smelt is gesmolten, kan zich tussen de twee breuken een hoge- boog vormen. Als de boog voortduurt, kan elektrische isolatie niet echt worden bereikt.

 

Het boogdovende vulmiddel en de buisstructuur bepalen gezamenlijk het koel-, segmentatie- en deïonisatieproces van de boog. Het stabiele keramische buislichaam kan de integriteit van de interne structuur tijdens het smeltproces behouden, waardoor een gesloten en stabiele ruimte ontstaat voor het boogdoofproces.

 

Voor DC-autozekeringen moet de keramische structuur die door Ceramic for DC Automotive Fuses wordt gebruikt meestal worden afgestemd en ontworpen op basis van spanning, stroom, uitschakelvermogen en interne druk. De isolatieprestaties van het materiaal vormen slechts de basis en het daadwerkelijke product moet nog worden geverifieerd via een volledige kortsluittest.-

 

 

Het hoog-spanningssysteem van nieuwe energievoertuigen heeft doorgaans een hoge gelijkspanning, dus naast bescherming tegen overstroom moet de zekering ook voldoende isolatievermogen behouden tijdens normale werkomstandigheden en na het zekeren.

 

Isolatieontwerp omvat de diëlektrische sterkte van het materiaal zelf, evenals kruipafstanden, elektrische spelingen, eindstructuren en de installatieomgeving. Als de hoogspanningszekering zich te dicht bij de omringende metalen structuur bevindt, of als er vervuiling of condensatie op het oppervlak aanwezig is, kan de werkelijke isolatiemarge kleiner zijn.

 

Voor het isoleren van keramische constructies, zoals isolerende elektrische steatiet-keramische gesmolten behuizingen, moeten het materiaalsysteem en de structurele afmetingen worden bepaald op basis van specifieke spanningsniveaus en omgevingsomstandigheden. Nieuwe energievoertuigen zullen tijdens het daadwerkelijke gebruik ook te maken krijgen met temperatuurveranderingen, veranderingen in de luchtvochtigheid, mechanische trillingen en schokken op de weg. Daarom moet de isolatiestructuur op de lange termijn- stabiel zijn.

 

 

 

Naast de prestaties van de zekering zelf heeft ook de installatielocatie invloed op de systeemveiligheid. Hoogspanningszekeringen moeten worden vermeden op overbevolkte locaties, waar de warmte extreem slecht wordt afgevoerd of die gevoelig zijn voor mechanische schade.

 

Als de installatieruimte dichtbij een hoge warmtebron van de accu ligt, moeten de warmtegeleiding, warmtestraling en luchtstroom worden geëvalueerd. Voor constructies die onderhoud en vervanging vereisen, moet ook volledig rekening worden gehouden met de bedieningsruimte voor onderhoudspersoneel en de hoogspanningsveiligheidsisolatievereisten.

 

In hoog-stroomdistributiesystemen moeten zekeringen meestal samen met contactors, relais, rails en aansluitklemmen worden geplaatst. Voor leidingconstructies zoals Ceramic Casing for Fuse Link heeft de omringende ruimte niet alleen invloed op de warmteafvoer, maar houdt deze ook verband met de veilige afstand onder foutomstandigheden.
 

 

De verificatie van hoog-zekeringen voor nieuwe energievoertuigen moet zowel de normale werking als abnormale werkomstandigheden omvatten. Onder normale werkomstandigheden moet aandacht worden besteed aan temperatuurstijging, continu stroomdraagvermogen, weerstandsstabiliteit en isolatieprestaties; onder abnormale werkomstandigheden is het noodzakelijk om zich te concentreren op het verifiëren van overbelasting, kortsluiting, uitschakelvermogen en het vermogen om extreme stromen te weerstaan.

 

Bovendien moet de milieubetrouwbaarheid worden geëvalueerd op basis van de daadwerkelijke gebruiksomgeving van nieuwe energievoertuigen, inclusief tests zoals hoge en lage temperatuurcycli, hitte en vochtigheid, trillingen, mechanische schokken en langdurige bekrachtiging.

 

Voor producten die keramische buislichamen van aluminiumoxide gebruiken, is het ook noodzakelijk om te focussen op de maatconsistentie, oppervlaktekwaliteit, mechanische sterkte en betrouwbaarheid van de montage van het keramiek zelf met de metalen eindonderdelen. De materiaalparameters van Al2O3-aluminiumoxide keramische buis voor hoogspanningszekering- kunnen het veiligheidsniveau van het product alleen echt weerspiegelen als ze samen met de algehele structuur van de zekering worden geverifieerd.
 

 

Terwijl het spanningsplatform van stroombatterijen blijft toenemen, ontwikkelen hoog-systemen zich geleidelijk van het traditionele platform van honderden volt naar hogere spanningsniveaus. Een hogere systeemspanning kan de bedrijfsstroom bij hetzelfde vermogen verminderen, waardoor geleiderverliezen in kabelbomen en rails worden verminderd, maar stelt tegelijkertijd ook hogere eisen aan isolatie, boogdoving en foutbeveiliging.

 

Een van de toekomstige ontwikkelingsrichtingen van hoog{0}}zekeringen is miniaturisatie en hoge vermogensdichtheid. De beperkte installatieruimte in het voertuig vereist dat de zekering zijn omvang verder verkleint, terwijl zijn breekvermogen behouden blijft, en zijn storingsenergieverwerkingscapaciteit per volume-eenheid verbetert.

 

Een andere belangrijke richting is materiaaloptimalisatie. Aluminiumoxide keramische isolatiebuis voor zekering vereist een evenwicht tussen diëlektrische sterkte, thermische stabiliteit, mechanische sterkte en verwerkingsconsistentie. Naarmate de standaardisatie van nieuwe platforms voor energievoertuigen toeneemt, zullen de maatnauwkeurigheid en batchconsistentie van keramische buislichamen ook belangrijke productie-indicatoren worden.

 

Bovendien zal de integratie van zekeringen en hoogspanningsstroomdistributiesystemen blijven toenemen. Bij toekomstige hoog-oplossingen voor bescherming tegen hoge spanning moet niet alleen rekening worden gehouden met de prestaties van individuele zekeringen, maar is ook coördinatie op systeemniveau- vereist met schakelaars, voorlaadcircuits, GBS, hoog- hoogspanningsconnectoren en rails.

 

 

Vanuit het perspectief van het veiligheidsontwerp moet het materiaal van het hoogspanningsbuislichaam van de zekeringbuis op zijn minst aan verschillende basisvereisten voldoen: het heeft voldoende mechanische sterkte om de interne druk te weerstaan ​​die wordt gegenereerd door het breukproces; het heeft stabiele isolatieprestaties om te voldoen aan de lange- gebruiksvereisten van het hoog- hoogspanningssysteem; het heeft een goede hittebestendigheid om de structurele stabiliteit te behouden in omgevingen met abnormaal hoge temperaturen; het moet ook een goede maatconsistentie hebben om een ​​nauwkeurige montagerelatie tussen de smelt, het vulmiddel en de eindstructuur te garanderen.

 

Voor hoogspanningstoepassingen in nieuwe energievoertuigen is 95% aluminiumoxide keramische buis voor hoogspanningszekering een representatieve oplossing voor keramisch buismateriaal.

 

De daadwerkelijke toepassing ervan moet nog worden geverifieerd op basis van de specifieke nominale spanning van de zekering, de nominale stroom, de kortsluitstroom- en de mechanische structuur.

 

Voor verschillende soorten hulpcircuits zijn er ook verschillen in de grootte en beveiligingsparameters van zekeringen. Hulpzekeringen voor elektrische voertuigen met een keramische behuizing zijn bijvoorbeeld geschikter voor afstemming op basis van de bedrijfsstroom, nominale spanning, installatieruimte en andere omstandigheden van het hulpstroomcircuit, in plaats van eenvoudigweg de ontwerpparameters van het hoofdcircuit van de batterij toe te passen.

 

 

 

De veiligheid van hoogspanningszekeringen voor nieuwe energievoertuigen wordt niet bepaald door een enkele parameter, maar door het smeltontwerp, het boogblusmedium, het buismateriaal, de eindstructuur, de installatiemethode en de beveiligingsstrategie voor het hoogspanningssysteem.

 

In gelijkstroomsystemen met hoge- spanning moeten zekeringen de energie snel beperken nadat er een fout is opgetreden, terwijl ze ervoor zorgen dat de boog die wordt gegenereerd tijdens het breukproces geen secundaire schade aan omliggende constructies veroorzaakt. Daarom is een co-ontwerp tussen materialen, structurele en elektrische parameters noodzakelijk.

 

Voor toepassingen in de automobielsector met hoge- spanning,Keramische buis van aluminiumoxide voor hoogspanningsautozekeringenneemt niet alleen de isolatie- en mechanische ondersteuningsfuncties over, maar neemt ook deel aan het gehele energiecontroleproces bij zekeringuitval. Naarmate nieuwe energievoertuigen zich ontwikkelen in de richting van hoogspanning, hoog vermogen en hoge integratie, zal het belang van dit ontwerpconcept op systeem-niveau verder toenemen.

 

Over het algemeen moet de selectie van hoog-spanningszekeringen zich niet alleen richten op de twee basisparameters van nominale spanning en nominale stroom, maar moet ook rekening worden gehouden met de maximale kort-sluitstroom, tijd-stroomkarakteristieken, uitschakelvermogen, omgevingstemperatuur, isolatieafstand, installatielocatie en onderhoud.