De laatste verdedigingslinie in energieopslagsystemen: DC Fuse-technologieanalyse

In energieopslagsystemen dragen DC-zekeringen, als kritische beveiligingscomponenten, de kernverantwoordelijkheid voor het snel onderbreken van foutstroom onder extreme kortsluitomstandigheden-. Ze zorgen voor fysieke isolatie van het circuit via het thermische smeltmechanisme van het smeltbare element bij overbelasting of kortsluiting-, met een hoge reactiesnelheid, een hoog uitschakelvermogen en een sterke structurele betrouwbaarheid. Vooral in hoog-DC-systemen met hoge spanning kan, in combinatie met hoog-isolatiematerialen zoals keramiek voor DC-autozekeringen, het algehele veiligheidsniveau van het systeem aanzienlijk worden verbeterd.

 

 

 

Een typische DC-zekering voor energieopslag bestaat uit drie delen: het smeltbare element, de behuizing en het boog-blusmedium. Het smeltbare element is meestal gemaakt van materialen op basis van zilver of koper-, en de smeltpositie en -tijd worden geregeld via een structuurontwerp met meerdere- halzen. De behuizing is grotendeels gemaakt van keramische materialen met een hoge-sterkte, zoals 95% aluminiumkeramiek, om bestand te zijn tegen de hoge temperaturen en mechanische spanningen die ontstaan ​​op het moment van smelten. De interne kwartszandvulling wordt gebruikt om boogenergie snel te absorberen, waardoor een effectieve boogdoving wordt bereikt.

 

Wanneer de stroom de nominale waarde overschrijdt en zich ophoopt tot een bepaalde energie (I²t), smelt het smeltbare element snel en verdampt om een ​​breuk te vormen. De elektrische boog wordt vervolgens verbroken en gedoofd door de werking van het kwartszand; het hele proces kan in microseconden worden voltooid. Vergelijkbaar met het structurele ontwerp van een keramische buis voor hoogspanningszekering, voorkomt dit op effectieve wijze hernieuwde vlamboogvorming in hoog-omgevingen, waardoor de veiligheid van het systeem wordt gegarandeerd.

 

 

DC-zekeringen voor energieopslag worden doorgaans geclassificeerd volgens de IEC 60269-norm. Op basis van het breekvermogen en het toepassingsscenario kunnen ze worden onderverdeeld in gG-, aR-, gR- en gPV-typen. Hiervan zijn de gR- en gG-typen geschikt voor batterijcluster- en busbescherming, terwijl het aR-type voornamelijk wordt gebruikt voor de bescherming van vermogenshalfgeleiders.

 

In gelijkstroomsystemen met hoge- spanning is de structurele stabiliteit van zekeringen sterk afhankelijk van de keramische isolator, zoals de keramische behuizing voor overbelastings- en kortsluitbeveiliging. Deze isolator biedt niet alleen mechanische ondersteuning, maar speelt ook een cruciale rol bij de elektrische isolatie en vormt een belangrijke basis voor het bereiken van een hoog breekvermogen.

 

 

Op basis van hun structurele vorm zijn DC-zekeringen voor energieopslag hoofdzakelijk onderverdeeld in drie categorieën: het ronde buistype, het kubusvormige type en het vlakke plaattype.

 

Zekeringen van het ronde buistype gebruiken meestal een keramische buisstructuur, zoals de keramische buis voor EV DC-zekering, geschikt voor gestandaardiseerde toepassingsscenario's; kubusvormige zekeringen zijn bevestigd met bouten en zijn geschikt voor systemen met hoge stroomsterkte en hoge spanning. Hun interne structuur maakt doorgaans gebruik van een keramische schaal met hoge dichtheid- om de warmteafvoer en mechanische sterkte te verbeteren.

 

Zekeringen van het platte plaattype (bladetype) worden voornamelijk gebruikt in batterijmodules. Hun lage-structuur maakt een compacte indeling mogelijk. In sommige sterk geïntegreerde systemen kunnen zekeringen ook als modulaire eenheden in hoogspanningskasten worden geïntegreerd. Keramische structurele componenten, zoals de keramische behuizing voor Fuse Link, zorgen voor isolatieprestaties en houden tegelijkertijd rekening met structurele compactheid en betrouwbaarheid.

 

 

De prestaties van een DC-zekering worden voornamelijk bepaald door parameters zoals Joule-integraal (I²t), nominale spanning, nominale stroom en uitschakelvermogen. I²t weerspiegelt de energiebestendigheid van een zekering en is een belangrijke indicator om storingen te voorkomen. De nominale spanning moet overeenkomen met het systeemspanningsniveau om te voorkomen dat de vlamboog opnieuw ontstaat nadat de zekering is doorgebrand.

 

In bedrijfsomgevingen met hoge- temperaturen is de stabiliteit van keramische materialen bijzonder belangrijk. Het isolerende elektrische steatiet-keramische gesmolten lichaam bezit bijvoorbeeld uitstekende hittebestendigheid en isolatie-eigenschappen, waardoor een stabiele werking van de zekering op lange termijn wordt gegarandeerd in omgevingen boven 50 graden. Tegelijkertijd moet het uitschakelvermogen de maximale kortsluitstroom van het systeem dekken; Momenteel maken reguliere energieopslagsystemen vaak gebruik van producten met een breekvermogen van 100 kA en hoger.

 

 

In energieopslagsystemen worden DC-zekeringen voornamelijk op belangrijke knooppunten geplaatst, zoals de positieve pool van batterijclusters, de busbar en de DC-zijde van de PCS. Aan de kant van het accucluster worden ze gebruikt om afzonderlijke-clusterfouten te isoleren; aan de railzijde bieden ze bescherming op systeem-niveau; en aan de PCS-kant beschermen ze stroomapparaten zoals IGBT's.

 

Verschillende toepassingslocaties vereisen verschillende structurele ontwerpen. In scenario's voor de integratie van elektrische voertuigen en energieopslag worden keramiek voor elektrische en hybride voertuigzekeringen bijvoorbeeld vaak gebruikt als kernisolatiemateriaal om te voldoen aan de betrouwbaarheidseisen onder omgevingen met hoge trillingen, hoge temperaturen en hoge spanning.

 

 

 

De selectie van zekeringen vereist een uitgebreide overweging van spanningsafstemming, stroomafstemming, I²t-coördinatie en uitschakelvermogen. De nominale stroom wordt doorgaans geselecteerd op 1,2 tot 1,5 keer de maximale bedrijfsstroom van het systeem, waarbij ook rekening wordt gehouden met temperatuurvermindering. Bovendien moet bij beveiligingssystemen op meerdere-niveaus worden gezorgd voor selectieve coördinatie, wat betekent dat zekeringen op een lager-niveau als eerste moeten werken.

 

Wat de structurele keuze betreft, wordt aanbevolen dat hoog-systemen voor hoogspanning een kubusvormige structuur gebruiken in combinatie met keramische materialen met hoge-sterkte, zoals Alumina Ceramic voor Bolted Connect EV Fuse, om uitstekende mechanische stabiliteit en isolatieprestaties bij hoge stroompieken te garanderen.

 

 

Naarmate energieopslagsystemen zich ontwikkelen naar hogere spanningsniveaus (boven 1500 V), worden er hogere eisen gesteld aan het boogdoofvermogen en de materiaalprestaties van zekeringen. Toekomstige producten zullen evolueren naar een hoger breekvermogen, miniaturisatie en intelligentie, zoals het integreren van zekeringindicatie en bewakingsfuncties op afstand.

 

Op materiaalniveau zal de toepassing van hoog-zuiver aluminiumoxide-keramiek en composietkeramische structuren de prestaties verder verbeteren. Constructies zoals de Ceramic Tube for EV Charger Fuse Link en Ceramic Body for Fuse Bolted Series worden langzamerhand mainstream-oplossingen op het gebied van hoog-DC-bescherming.
 

 

 

Als kernbeveiligingsapparaat in energieopslagsystemen hebben de prestaties van DC-zekeringen rechtstreeks invloed op de veiligheid en stabiliteit van het systeem. Met de snelle ontwikkeling van de elektrische voertuig- en energieopslagindustrieën blijft de vraag naar structurele componenten met hoge betrouwbaarheid en hoge isolatieprestaties groeien.

 

Door ons op deze trend te concentreren, concentreren we ons op het onderzoek, de ontwikkeling en de productie van hoogwaardige- keramische structurele componenten, waarmee we oplossingen voor meerdere productseries bieden, waaronderKeramische behuizing van EV-zekering, Keramisch lichaam voor EV-zekering en Keramisch lichaam voor hulpzekering voor elektrische voertuigen. Door gebruik te maken van volwassen aluminiumoxide-keramische technologie en precisieproductiemogelijkheden, kan het stabiele en betrouwbare isolatie en structurele ondersteuning bieden voor hoog-DC-zekeringen, waarmee wordt voldaan aan de strenge toepassingsvereisten van nieuwe energie, elektrische voertuigen en energieopslagsystemen.