Výběr vysokonapěťového relé a analýza aplikací-

Vzhledem k tomu, že se průmysl nových energetických vozidel neustále vyvíjí směrem k vyššímu napětí a vyššímu výkonu, stala se vysokonapěťová stejnosměrná relé jednou ze základních řídicích komponent ve vysokonapěťových systémech elektrických vozidel-. Správný výběr vysokonapěťových- relé přímo ovlivňuje bezpečnost, spolehlivost a-dlouhodobě stabilní provoz vysokonapěťového systému celého vozidla-. Zejména v kritických obvodech, jako je napájecí baterie, ovladač motoru a nabíjecí/vybíjecí systém, nesou vysokonapěťová relé důležitou odpovědnost za ovládání zapnutí/vypnutí, ochranu systému a izolaci chyb; jejich výkonové limity se staly významným omezením konstrukce vysokonapěťové architektury vozidla.

 

V typickém vysokonapěťovém{0}}systému elektrických vozidel je obvykle vyžadováno 5 až 8 vysokonapěťových stejnosměrných relé, která pokrývají různé funkční role, jako jsou hlavní relé, před{4}}nabíjecí relé, nouzové nabíjecí relé, konvenční nabíjecí relé a pomocná relé vysokého-systému. Různá relé mají významné rozdíly v provozní frekvenci, elektrickém namáhání a úrovni bezpečnosti v rámci systému, což určuje různá zaměření při jejich výběru a konstrukčním návrhu. Vnitřní elektrické kontakty, elektrické kontakty a vysokoproudé-kontakty relé jsou klíčovým základem pro určení horní hranice výkonu.

 

 

Relé je automatický ovládací prvek, který připojuje, odpojuje nebo spíná obvody na základě změn vstupních signálů. Je široce používán v systémech automatického ovládání, dálkového ovládání a izolace signálu. Jeho základní charakteristikou je ovládání vysoko-proudých,-okruhů s malým proudem nebo nízkým výkonem, čímž je dosaženo účinné izolace mezi řízením a zátěží.

 

Ve vysokonapěťových{0}}systémech nových energetických vozidel je primárním úkolem relé bezpečně připojovat nebo odpojovat vysokonapěťové-napájení, čímž se zabrání nevratnému poškození základních součástí, jako je baterie a ovladač motoru, za abnormálních podmínek. Měděné kontakty a materiály kontaktů z drahých kovů uvnitř relé nesou elektrické namáhání z častého spínání, což tvoří zásadní fyzikální základ pro bezpečný provoz vysokonapěťového-systému.

 

 

Během procesu studeného startu elektrických vozidel regulátor motoru obvykle obsahuje velký kondenzátor stejnosměrné sběrnice. Pokud se hlavní relé sepne přímo bez předběžného nabíjení-, vysokonapěťová baterie se okamžitě vybije do prázdného kondenzátoru a vytvoří obrovský zapínací proud, který může snadno vést k erozi kontaktů, adhezi nebo dokonce k selhání konstrukce.

 

Vysokonapěťové systémy proto obvykle používají schéma předběžného nabíjení: před-relé nabíjení a omezovací odpor proudu-vytvářejí obvod měkkého rozběhu-, který umožňuje postupné zvyšování napětí kondenzátoru. Když se napětí sběrnice přiblíží určitému podílu napětí baterie, hlavní relé se sepne a připojí se k hlavnímu obvodu, čímž se výrazně sníží zapínací proud v okamžiku sepnutí. Tento proces klade vyšší nároky na přepěťovou odolnost vnitřních stykačových kontaktů ochrany a stříbrných elektrických kontaktů.

 

 

Z hlediska funkčnosti a{0}}zatížitelnosti lze automobilová relé rozdělit na signální relé a výkonová relé, přičemž téměř všechna nová energetická vozidla používají výkonová relé. Z hlediska konstrukční implementace je lze rozdělit na elektromagnetická relé a polovodičová- relé; z hlediska provozního napětí je lze rozdělit na nízkonapěťová -relé a vysokonapěťová{4}} relé.

 

Ve vysokonapěťových stejnosměrných systémech zůstávají elektromagnetická vysokonapěťová relé hlavním řešením díky své vysoké vyspělosti, vysoké vypínací schopnosti a schopnosti splnit bezpečnostní požadavky za složitých provozních podmínek. Vnitřní struktury relé, jako jsou stříbrné kontakty, stříbrné kontakty v přerušovačích a bimetalové přerušovače kontaktů, jsou důležitým konstrukčním základem pro jejich adaptabilitu na vysokonapěťová stejnosměrná prostředí.

 

 

Elektromagnetická vysokonapěťová- relé se skládají hlavně z cívky, železného jádra, mechanismu kotvy, kontaktního systému a vratné pružiny. Když je cívka pod napětím, generuje magnetické pole, přitahuje kotvu a způsobuje, že se pohyblivý kontakt sepne se stacionárním kontaktem, čímž se dokončí zapojení obvodu. Když je cívka bez energie, magnetické pole zmizí a kotva se působením pružiny resetuje, čímž se přeruší obvod.

 

Na základě počátečního stavu kontaktů ve stavu bez energie- lze relé klasifikovat jako normálně otevřené kontakty a normálně zavřené kontakty.

 

Vysokonapěťová relé obvykle používají normálně otevřenou strukturu, aby zajistila, že se vysokonapěťový obvod v případě výpadku napájení nebo poruchy automaticky odpojí, čímž se zlepší úroveň vnitřní bezpečnosti systému. Kontaktní materiály jsou většinou vyrobeny z ušlechtilých materiálů pro vyvážení vodivosti, odolnosti proti opotřebení a odolnosti proti oblouku.

 

 

Ve srovnání s běžnými relé spočívá největší strukturální rozdíl u vysokonapěťových stejnosměrných relé v jejich utěsnění a provedení-zhášení oblouku. Vysokonapěťové kontakty jsou obvykle zapouzdřeny v utěsněné dutině, izolované od vnějšího vzduchu, čímž se výrazně zlepšuje výdrž napětí a potlačuje se šíření oblouku.

 

Během přepínání kontaktů se vysokonapěťová relé obvykle vyhýbají odpojení při zátěži a snižují energii oblouku prostřednictvím strategií řízení-na systémové úrovni. Interně široce využívá stříbrné kontakty v jističích, magnetický{3}}zhášecí oblouk oblouku a vysoce{4}}izolační materiály pro zvýšení celkové spolehlivosti vypínání.

 

 

Nová energetická vozidla kladou výrazně vyšší požadavky na výkon na vysokonapěťová stejnosměrná relé než tradiční vozidla, zejména pokud jde o odolnost proti vysokému napětí, vysokou proudovou odolnost, odolnost proti nárazu, silné zhášení oblouku a spolehlivou schopnost vypínání.

 

Pokud jde o odolnost proti vysokému napětí, relé musí odolat stovkám voltů stejnosměrného napětí po delší dobu a spolehlivě sepnout a otevřít při zatížení. Pokud jde o zatížitelnost, jmenovitý proud pohonných systémů obvykle přesahuje 200A, přičemž špičkové proudy přesahují 300A. Relé musí mít dostatečné proudové-schopnosti a schopnosti odvádět teplo v rámci omezeného objemu.

 

Odolnost proti nárazu je jedním ze základních bezpečnostních indikátorů vysokonapěťových-relé. Kapacitní rázový proud v okamžiku sepnutí je často několikanásobek nebo dokonce desetinásobek jmenovitého proudu. Pokud je odolnost kontaktu nedostatečná, může snadno dojít k porušení adheze, což představuje vážné bezpečnostní riziko. Relé proto často využívají stříbrné elektrické kontakty, magnetické vyfukovací struktury a vysoce-stabilní slitinové systémy ke zvýšení odolnosti proti nárazu.

 

Pokud jde o zhášení a přerušování oblouku, elektrické oblouky se v prostředí s vysokým-stejnosměrným proudem přirozeně neuhasí. Relé musí rychle oslabit energii oblouku prostřednictvím konstrukčního a materiálového návrhu, aby se zabránilo vyhoření kontaktu. Některá-výkonná relé také obsahují otočné elektrické kontakty nebo více{4}}kontaktní paralelní struktury, aby se prodloužila jejich životnost.

 

 

Výběr vysokonapěťového relé-je systematický projekt, který vyžaduje postupnou konvergenci na základě celkové elektrické architektury vozidla. Ve fázi počátečního návrhu musí být jasně definovány napěťové a proudové schopnosti řídicího obvodu, jakož i požadavky na jmenovité napětí, proud a typ kontaktu řízeného obvodu. Na základě toho se vybere předběžný sortiment podle jmenovitého napětí a proudu a konečné řešení se určí s ohledem na faktory, jako jsou metody zhášení oblouku, struktura dutiny a typy svorek.

 

Na úrovni konkrétního parametru je třeba vyhodnotit šest klíčových indikátorů kontaktu: elektrickou životnost, jmenovitý proud, krátkodobou-proudovou-zatížitelnost, maximální vypínací proud, vypínací schopnost při přetížení a zpětnou vypínací schopnost. Tyto indikátory přímo určují spolehlivost relé během životního cyklu vozidla.

 

Posouzení elektrické životnosti by mělo být kombinováno s před{0}}strategií nabíjení a scénáři použití vozidla, aby bylo zajištěno, že nedojde k nepřijatelnému snížení výkonu kontaktů při opakovaném zavírání-ložiska. Jmenovitý proud musí pokrývat dlouhodobě-stabilní provozní podmínky vozidla, zatímco krátkodobý-proud musí splňovat přechodné požadavky vysokého-zátěže, jako je zrychlení, stoupání do kopce a další podmínky.

 

Maximální vypínací proud a vypínací schopnost při přetížení jsou důležitými bezpečnostními indikátory pro relé, které přímo souvisí s ochrannou schopností systému za extrémních podmínek, jako jsou zkraty nebo kolize. U relé s polarizovaným designem je třeba také vyhodnotit jejich schopnost zpětného vypínání, vyvážení nákladů a bezpečnostní redundanci.

 

 

Jak se vysokonapěťové systémy v nových energetických vozidlech neustále vyvíjejí směrem k vyššímu výkonu a vyšší hustotě energie, technický práh a systémová hodnota vysokonapěťových stejnosměrných relé se neustále zvyšuje. Jejich vnitřní klíčové součásti, jako napřVlastní elektrické kontakty, Precision Cold Forming Contacts a Trimetallic Relay Contacts se staly zásadními základy pro stanovení celkového vysokého-bezpečnostního výkonu vozidla.

 

V budoucnu se s urychleným-rozsáhlým používáním elektrických vozidel a systémů pro ukládání energie budou vysokonapěťová relé nadále vyvíjet, pokud jde o spolehlivost, životnost a bezpečnostní redundanci. Jejich výběr a návrh aplikace se stanou kritickým aspektem celkové vysokonapěťové architektury vozidla, který nelze ignorovat.