Η ασφάλεια είναι ένα σημαντικό συστατικό στη διανομή υψηλής τάσης οχημάτων νέας ενέργειας, το οποίο παίζει σημαντικό ρόλο στην απομόνωση και την εξάλειψη του σφάλματος βραχυκυκλώματος του κυκλώματος υψηλής τάσης των ηλεκτρικών οχημάτων. Αυτή η εργασία αναλύει τα βασικά χαρακτηριστικά και την ιδέα σχεδιασμού των ασφαλειών υψηλής τάσης που χρησιμοποιούνται στα οχήματα, έτσι ώστε να διευρυνθούν οι ιδέες για τους κατασκευαστές αυτοκινήτων, τους κατασκευαστές πακέτων μπαταριών και ηλεκτρικών συστημάτων ελέγχου για να επιλέξουν τις κατάλληλες ασφάλειες EV.
Στα νέα ενεργειακά οχήματα, συμπεριλαμβανομένων αμιγώς ηλεκτρικών και υβριδικών, τα στοιχεία προστασίας κυκλώματος ή οι ασφάλειες είναι πιο σημαντικά από ποτέ. Η πολλαπλή εφαρμογή ασφαλειών χαμηλής-τάσης και ηλεκτρικών ρυθμιστικών οχημάτων θέτει πιο δύσκολες απαιτήσεις για τις ασφάλειες.
Τα χαρακτηριστικά των παραδοσιακών ηλεκτρονικών ασφαλειών ισχύος καλύπτονται από το πρότυπο Βόρειας Αμερικής της σειράς UL248 ή τη σειρά IEC60127/60269 και δεν υπάρχει καμία απαίτηση για την αξιοπιστία των ασφαλειών. Οι παραδοσιακές ασφάλειες αυτοκινήτων, που ορίζονται από το πρότυπο της σειράς ISO8820, καθορίζουν τις απαιτήσεις αντιστοίχισης και αξιοπιστίας των πλεξούδων καλωδίωσης αυτοκινήτων, αλλά η ονομαστική τους τάση καλύπτει μόνο 32 VDC και κάτω (το νέο ISO8820-7/8 ορίζει ασφάλειες για κυψέλες καυσίμου και υβριδικά οχήματα, επίσης μόνο έως 450DC και A020V).
Επί του παρόντος, η τάση λειτουργίας των επιβατικών αυτοκινήτων είναι γενικά μεγαλύτερη από 370V και τα λεωφορεία είναι περισσότερα από 576V, που είναι πολύ υψηλότερα από τα 12V/24V των παραδοσιακών ηλεκτρικών εξαρτημάτων αυτοκινήτων. Μια τέτοια υψηλή τάση πλατφόρμας εργασίας απαιτεί οι ασφάλειες EV/HEV να έχουν τόσο την υψηλή ικανότητα θραύσης των ασφαλειών χαμηλής-τάσης όσο και την υψηλή αξιοπιστία των ασφαλειών αυτοκινήτου. Η ακόλουθη εργασία θα αναλύσει την ασφάλεια που χρησιμοποιείται σε οχήματα νέας ενέργειας και θα διερευνήσει την ιδέα σχεδιασμού και την τάση τεχνικής ανάπτυξης.
Βασικές παράμετροι ασφάλειας
Σε σύγκριση με άλλα στοιχεία προστασίας κυκλώματος, όπως PTC (σύνθετη χημική σύσταση), διακόπτης κυκλώματος (σύνθετα κινούμενα μέρη) κ.λπ., οι ασφάλειες μπορούμε να πούμε ότι είναι αρκετά απλά εξαρτήματα: για ασφάλειες χαμηλής{1}τάσης, μόνο το τήγμα (το τμήμα πυρήνα της ασφάλειας), το σώμα του μονωτικού σωλήνα, οι ακροδέκτες ισχύος και η χαλαζιακή άμμος για εξαγωγή τόξου. Λόγω της απλής δομής της, η ασφάλεια μπορεί να επιτύχει τόσο υψηλή αξιοπιστία όσο και χαμηλό κόστος.
Φυσικά, ακόμη και τα απλά εξαρτήματα έχουν τις δικές τους σχεδιαστικές δυσκολίες και προκλήσεις. Οι βασικές παράμετροι της ασφάλειας EV περιγράφονται εν συντομία ως εξής:
1: Ονομαστική τάση
Η τάση της πλατφόρμας εργασίας των ηλεκτρικών οχημάτων νέας ενέργειας είναι υψηλή. Η τάση λειτουργίας των επιβατικών αυτοκινήτων είναι γενικά μεγαλύτερη από 370V και το λεωφορείο θα είναι πάνω από 576V. Η ονομαστική τάση των αντίστοιχων ασφαλειών απαιτείται να είναι 500V και 700V αντίστοιχα.
Ταυτόχρονα, τα χαρακτηριστικά της τροφοδοσίας μπαταρίας, το DIRECT ρεύμα υψηλής τάσης εξόδου είναι εντελώς διαφορετικό από την ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος της προηγούμενης βιομηχανικής διανομής, η ικανότητα κατάσβεσης dc τόξου της ασφάλειας είναι υψηλή, πρέπει να αποφευχθεί το λάθος επιλογής της παραδοσιακής βιομηχανικής ταχείας τήξης AC.
2.: Ικανότητα θραύσης
Το πρότυπο της ασφάλειας χαμηλής-τάσης (GB13539.5.3.1) αναφέρει ότι το τυπικό ρεύμα βραχυκυκλώματος είναι 10 φορές το ονομαστικό ρεύμα της ασφάλειας και το παραπάνω ρεύμα και το ρεύμα υπερφόρτωσης κάτω από 10 φορές. Σε πολλές περιπτώσεις, οι πελάτες δίνουν υπερβολική προσοχή στον δείκτη της μέγιστης ικανότητας θραύσης της ασφάλειας (I1), αλλά αγνοούν τους χαμηλούς χρόνους θραύσης (I2a και I5). Αλλά στην πράξη, είναι συχνά η αποτυχία του διαχωρισμού χαμηλών{10} πτυχών. Ειδικά κάτω από την τάση συνεχούς ρεύματος, επειδή το ρεύμα/τάση δεν είναι περισσότερο από μηδέν, η ικανότητα κατάσβεσης τόξου της ασφάλειας είναι πολύ υψηλή. Ακόμη και οι ασφάλειες τύπου ar{13}}χρησιμοποιούνται κυρίως για προστασία από βραχυκύκλωμα, αλλά σε πρακτική εφαρμογή, λόγω της αβεβαιότητας της χωρητικότητας της μπαταρίας, του SOC και της κατάστασης του σημείου βραχυκυκλώματος, το πραγματικό ρεύμα βραχυκυκλώματος μπορεί να καλύψει 1500A-10000A ή ακόμη περισσότερο.
3:Αντι-ικανότητα υπερτάσεων
Για τον κατασκευαστή του πακέτου μπαταριών, για τη σύντηξη της χωρητικότητας κατά των υπερτάσεων χωρίς πολλή προσοχή, αλλά για τον κατασκευαστή των κατασκευαστών κατασκευαστών ή pdus, που είναι κρίσιμο, ειδικά για τον κλάδο συμπιεστή κλιματισμού ή τα βοηθητικά εξαρτήματα κινητήρα, αυτό το εξάρτημα συχνά οδηγεί σε απώλεια λειτουργίας των μονάδων που σχετίζονται με τυχαία ενέργεια. Αυτή η αστοχία δεν οδηγεί σε σημαντική διακοπή ρεύματος, αλλά μπορεί να υποβαθμίσει σημαντικά την εμπειρία του πελάτη.
Για PTC/συμπιεστή κλιματιστικού/υποβοηθούμενο σύστημα διεύθυνσης και άλλες βοηθητικές μονάδες (βοηθητικές μηχανές), λόγω της περίπλοκης σχεδίασης του κυκλώματος, είναι αναπόφευκτο να υπάρχει παροδικό ρεύμα που προκαλείται από την εκκίνηση/ενεργοποίηση-απενεργοποίηση κ.λπ.
Προς το παρόν, οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών ελέγχων / PDU επιλέγουν ως επί το πλείστον τύπου aR γρήγορη τήξη. Προκειμένου να αντισταθούν στο ρεύμα υπέρτασης, επιλέγονται συχνά ασφάλειες με υψηλότερο ονομαστικό ρεύμα, οι οποίες θυσιάζουν την ικανότητα προστασίας χαμηλής υπερφόρτωσης.
Ο παρακάτω πίνακας είναι η σύγκριση του χρόνου μπροστινού τόξου της ίδιας τάσης/ρεύματος μεταξύ της ηλεκτρονικής BO TOMahawk και της μάρκας B (σημείωση: Όσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος εμπρός-τόξου, τόσο μεγαλύτερο είναι το μπροστινό-τόξο I2T, τόσο ισχυρότερη είναι η αντι-ικανότητα κατά των υπερτάσεων)
4: Απαιτήσεις αξιοπιστίας
Επωφελούμενος από την ανάπτυξη του HEV για 20 χρόνια, η JASO εξέδωσε το πρότυπο FUSE D622 για HEV, το οποίο καθορίζει τις απαιτήσεις αξιοπιστίας που πρέπει να πληρούν οι ασφάλειες.
Παρόλο που οι αμιγώς ηλεκτρικές ασφάλειες δεν μπορούν να αντιγράψουν πλήρως αυτό το πρότυπο (όπως αντίσταση λιπαντικού και απαιτήσεις σχετικά χαμηλής τάσης και ικανότητας θραύσης), η αξιοπιστία μπορεί να είναι πλήρως σύμφωνη με αυτό το ώριμο πρότυπο:
Εκτός από τους παραπάνω αρκετούς βασικούς δείκτες, δεν είναι το σημείο που είναι ορατοί στην επιφάνεια ορισμένων παραγόντων, όπως το υλικό του σωλήνα είναι ίνες γυαλιού + ρητίνη ή κεραμικά σύνθετα υλικά, ένα σώμα μονής σωλήνα ή σώμα δύο σωλήνων παράλληλα ή γιατί η επιφάνεια των μεταλλικών μερών, ακόμη και η ασφάλεια μέσα στη χαλαζιακή άμμο, δεν πρέπει να δώσουν προσοχή στους βασικούς παράγοντες. Το κλειδί είναι εάν ο κατασκευαστής ασφαλειών μπορεί να διασφαλίσει ότι το προϊόν πληροί τα βασικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά (όπως η χαμηλή ισχύς και η υψηλή ισχύς DC ικανότητα θραύσης) και τις απαιτήσεις αξιοπιστίας.