Poslední linie obrany v systémech skladování energie: Analýza technologie DC pojistek

V systémech pro ukládání energie nesou stejnosměrné pojistky jako kritické ochranné komponenty hlavní odpovědnost za rychlé přerušení poruchového proudu za extrémních podmínek zkratu-. Dosahují fyzické izolace obvodu pomocí mechanismu tepelné pojistky tavného prvku při přetížení nebo zkratu-, vyznačující se vysokou rychlostí odezvy, vysokou vypínací schopností a silnou konstrukční spolehlivostí. Zejména ve vysokonapěťových stejnosměrných systémech lze v kombinaci s vysoce{5}}izolačními materiály, jako je Ceramic for DC Automotive Fuses, výrazně zlepšit celkovou úroveň bezpečnosti systému.

 

 

 

Typická stejnosměrná pojistka akumulující energii se skládá ze tří částí: tavného prvku, pouzdra a-zhášecího média oblouku. Tavný prvek je obvykle vyroben z materiálů na bázi stříbra nebo mědi-a fixační poloha a čas jsou řízeny pomocí konstrukce s více-krky. Pouzdro je většinou vyrobeno z vysokopevnostních keramických materiálů, jako je 95% hliníková keramika, aby odolal vysokým teplotám a mechanickému namáhání vznikajícímu v okamžiku tavení. Vnitřní výplň z křemenného písku se používá k rychlé absorpci energie oblouku a dosažení účinného zhášení oblouku.

 

Když proud překročí jmenovitou hodnotu a akumuluje se na určitou energii (I²t), tavný prvek se rychle roztaví a odpaří, aby se vytvořil zlom. Elektrický oblouk je pak přerušen a uhašen působením křemenného písku; celý proces lze dokončit během mikrosekund. Podobně jako u konstrukce keramické trubice pro vysokonapěťovou pojistku účinně zabraňuje opětovnému zapálení oblouku ve vysokonapěťových prostředích a zajišťuje bezpečnost systému.

 

 

Stejnosměrné pojistky pro akumulaci energie jsou obvykle klasifikovány podle normy IEC 60269. Na základě vypínací schopnosti a aplikačního scénáře je lze rozdělit na typy gG, aR, gR a gPV. Mezi nimi typy gR a gG jsou vhodné pro ochranu klastru baterií a sběrnice, zatímco typ aR se používá hlavně pro ochranu výkonových polovodičů.

 

U vysokonapěťových stejnosměrných systémů závisí strukturální stabilita pojistek do značné míry na keramickém izolátoru, jako je keramické těleso pro ochranu proti přetížení a zkratu. Tento izolátor poskytuje nejen mechanickou podporu, ale také hraje klíčovou roli v elektrické izolaci a tvoří důležitý základ pro dosažení vysoké vypínací schopnosti.

 

 

Na základě jejich konstrukčního tvaru se stejnosměrné pojistky akumulující energii dělí především do tří kategorií: typ s kulatou trubkou, typ kvádru a typ ploché desky.

 

Pojistky typu kulaté trubky většinou používají strukturu keramické trubky, jako je Ceramic Tube for EV DC Fuse, vhodná pro scénáře standardizovaných aplikací; Pojistky kvádrového typu jsou upevněny šrouby a jsou vhodné pro vysokonapěťové a vysokonapěťové systémy. Jejich vnitřní struktura obvykle využívá-keramický plášť s vysokou hustotou, který zlepšuje odvod tepla a mechanickou pevnost.

 

Ploché pojistky (typ čepele) se používají hlavně uvnitř bateriových modulů. Jejich nízká-výška umožňuje kompaktní rozvržení. V některých vysoce integrovaných systémech lze pojistky integrovat také do vysokonapěťových skříní-jako modulární jednotky. Keramické konstrukční součásti, jako je keramické pouzdro pro pojistkový článek, zajišťují izolační výkon a zároveň berou v úvahu konstrukční kompaktnost a spolehlivost.

 

 

Výkon stejnosměrné pojistky je určen především parametry, jako je integrál Joule (I²t), jmenovité napětí, jmenovitý proud a vypínací schopnost. I²t odráží energetickou odolnost pojistky a je klíčovým indikátorem pro předcházení poruchám. Jmenovité napětí musí odpovídat úrovni napětí systému, aby se zabránilo opětovnému zapálení oblouku po přepálení pojistky.

 

V provozních prostředích s vysokou{0}}teplotou je stabilita keramických materiálů obzvláště důležitá. Například izolační elektrické steatitové keramické tavné těleso má vynikající tepelnou odolnost a izolační vlastnosti, což zajišťuje dlouhodobý- stabilní provoz pojistky v prostředí s teplotou nad 50 stupňů. Současně musí vypínací schopnost pokrýt maximální zkratový-proud systému; v současné době běžné systémy skladování energie běžně používají produkty s vypínací kapacitou 100 kA a vyšší.

 

 

V systémech skladování energie jsou stejnosměrné pojistky umístěny hlavně na klíčových uzlech, jako je kladná svorka sdružených baterií, přípojnice a stejnosměrná strana PCS. Na straně clusteru baterií se používají k izolaci jednotlivých chyb-klastru; na straně přípojnic poskytují ochranu-na úrovni systému; a na straně PCS chrání napájecí zařízení, jako jsou IGBT.

 

Různá místa použití vyžadují různé konstrukční návrhy. Například ve scénářích integrace elektrických vozidel a skladování energie se pojistky Ceramic pro elektrická a hybridní vozidla často používají jako izolační materiál jádra pro splnění požadavků na spolehlivost v prostředí s vysokými vibracemi, vysokou teplotou a vysokým napětím.

 

 

 

Výběr pojistky vyžaduje komplexní zvážení přizpůsobení napětí, přizpůsobení proudu, koordinace I²t a vypínací schopnosti. Jmenovitý proud se obvykle volí jako 1,2 až 1,5 násobek maximálního provozního proudu systému, přičemž se bere v úvahu i snížení teploty. Kromě toho by ve více-systémech ochrany měla být zajištěna selektivní koordinace, což znamená, že jako první by měly fungovat pojistky nižší{5}}úrovně.

 

Pokud jde o výběr konstrukce, u vysokonapěťových systémů se doporučuje používat kvádrovou konstrukci kombinovanou s-vysokopevnostními keramickými materiály, jako je Alumina Ceramic for Bolted Connect EV Fuse, aby byla zajištěna vynikající mechanická stabilita a izolační výkon při vysokých proudových rázech.

 

 

Jak se systémy akumulace energie vyvíjejí směrem k vyšším úrovním napětí (nad 1500 V), jsou kladeny vyšší požadavky na schopnost zhášení oblouku- a materiálové vlastnosti pojistek. Budoucí produkty se budou vyvíjet směrem k vyšší vypínací schopnosti, miniaturizaci a inteligenci, jako je integrace indikace pojistek a funkcí vzdáleného monitorování.

 

Na úrovni materiálů dále zvýší výkon použití vysoce-hlinité keramiky a kompozitních keramických struktur. Konstrukce, jako je keramická trubice pro pojistkový článek nabíječky EV a keramické tělo pro pojistkové šroubované řady, se postupně stávají běžnými řešeními v oblasti vysokonapěťové ochrany stejnosměrného proudu.
 

 

 

Výkon stejnosměrných pojistek jako zařízení ochrany jádra v systémech skladování energie přímo ovlivňuje bezpečnost a stabilitu systému. S rychlým rozvojem odvětví elektrických vozidel a skladování energie stále roste poptávka po konstrukčních součástech pojistek s vysokou spolehlivostí a vysokým izolačním výkonem.

 

Zaměřujeme se na tento trend a soustředíme se na výzkum, vývoj a výrobu vysoce-výkonných keramických konstrukčních součástí a poskytujeme řešení řady produktů, včetněKeramické tělo pojistky EV, keramické tělo pro pojistku EV a keramické tělo pro pomocnou pojistku elektrického vozidla. Využitím vyzrálé technologie keramiky z oxidu hlinitého a přesných výrobních možností může poskytnout stabilní a spolehlivou izolaci a strukturální podporu pro vysokonapěťové stejnosměrné pojistky, které splňují přísné aplikační požadavky nové energie, elektrických vozidel a systémů pro ukládání energie.