Den siste forsvarslinjen i energilagringssystemer: DC-sikringsteknologianalyse

I energilagringssystemer har likestrømssikringer, som kritiske beskyttelseskomponenter, hovedansvaret for å raskt avbryte feilstrømmen under ekstreme kortslutningsforhold. De oppnår fysisk isolasjon av kretsen gjennom den termiske smeltemekanismen til det smeltbare elementet under overbelastning eller kortslutningsforhold, med rask responshastighet, høy bruddkapasitet og sterk strukturell pålitelighet. Spesielt i DC-systemer med høy-spenning, når det kombineres med høy-isolasjonsmaterialer som Ceramic for DC Automotive Fuses, kan det generelle sikkerhetsnivået til systemet forbedres betydelig.

 

 

 

En typisk likestrømssikring for energilagring består av tre deler: det smeltbare elementet, foringsrøret og lysbue-slukkingsmediet. Det smeltbare elementet er vanligvis laget av sølv- eller kobberbaserte-materialer, og smelteposisjonen og tiden styres gjennom en fler-halsstrukturdesign. Dekselet er for det meste laget av keramiske materialer med høy- styrke, for eksempel 95 % aluminiumkeramikk, for å motstå den høye temperaturen og den mekaniske påkjenningen som genereres i smelteøyeblikket. Den interne kvartssandfyllingen brukes til å raskt absorbere lysbueenergi, og oppnå effektiv lysbueslukking.

 

Når strømmen overstiger nominell verdi og akkumuleres til en viss energi (I²t), smelter det smeltbare elementet raskt og fordamper for å danne et brudd. Den elektriske lysbuen brytes deretter og slukkes ved virkningen av kvartssanden; hele prosessen kan fullføres på mikrosekunder. I likhet med den strukturelle utformingen av et keramisk rør for høyspenningssikring, forhindrer dette effektivt lysbuegjentenning i høyspentmiljøer, noe som sikrer systemsikkerhet.

 

 

DC-sikringer for energilagring er vanligvis klassifisert i henhold til IEC 60269-standarden. Basert på brytekapasiteten og bruksscenarioet kan de deles inn i gG-, aR-, gR- og gPV-typer. Blant disse er gR- og gG-typene egnet for batteriklynge- og bussbeskyttelse, mens aR-typen hovedsakelig brukes til effekthalvlederbeskyttelse.

 

I høyspennings-DC-systemer avhenger den strukturelle stabiliteten til sikringer sterkt av den keramiske isolatoren, for eksempel den keramiske kroppen for overbelastning og kortslutningsbeskyttelse. Denne isolatoren gir ikke bare mekanisk støtte, men spiller også en avgjørende rolle i elektrisk isolasjon, og danner et viktig grunnlag for å oppnå høy bruddkapasitet.

 

 

Basert på deres strukturelle form, er energilagring DC-sikringer hovedsakelig delt inn i tre kategorier: runde rørtype, cuboid type og flat plate type.

 

Sikringer av rundrørstype bruker for det meste en keramisk rørstruktur, slik som keramisk rør for EV DC-sikring, egnet for standardiserte bruksscenarier; kubiske sikringer er festet med bolter og er egnet for høystrøms- og høyspenningssystemer. Deres indre struktur bruker vanligvis et keramisk skall med høy-tetthet for å forbedre varmeavledning og mekanisk styrke.

 

Sikringer av flat platetype (bladtype) brukes hovedsakelig inne i batterimoduler. Strukturen med lav-høyde letter en kompakt layout. I noen svært integrerte systemer kan sikringer også integreres med høyspentbokser som modulære enheter. Keramiske strukturelle komponenter, slik som det keramiske dekselet for Fuse Link, sikrer isolasjonsytelse samtidig som den tar i betraktning strukturell kompakthet og pålitelighet.

 

 

Ytelsen til en likestrømssikring bestemmes hovedsakelig av parametere som Joule-integral (I²t), merkespenning, merkestrøm og brytekapasitet. I²t gjenspeiler energimotstandsevnen til en sikring og er en nøkkelindikator for å forhindre funksjonsfeil. Nominell spenning må samsvare med systemspenningsnivået for å forhindre gjentenning av lysbuen etter at sikringen har gått.

 

I driftsmiljøer med høye- temperaturer er stabiliteten til keramiske materialer spesielt viktig. For eksempel har Isolerende elektrisk Steatite Keramisk Fused Body utmerket varmebestandighet og isolasjonsegenskaper, noe som sikrer langsiktig-stabil drift av sikringen i miljøer over 50 grader. Samtidig må brytekapasiteten dekke systemets maksimale kortslutningsstrøm; for tiden bruker vanlige energilagringssystemer vanligvis produkter med en brytekapasitet på 100kA og over.

 

 

I energilagringssystemer er DC-sikringer hovedsakelig plassert ved nøkkelnoder som den positive polen til batteriklynger, samleskinnen og DC-siden av PCS. På batteriklyngesiden brukes de til å isolere enkelt-klyngefeil; på samleskinnesiden gir de system-beskyttelse; og på PCS-siden beskytter de strømenheter som IGBT-er.

 

Ulike brukssteder krever ulike strukturelle design. For eksempel, i scenarier for integrering av elektriske kjøretøy og energilagring, brukes keramikk for elektriske og hybride kjøretøysikringer ofte som kjerneisolasjonsmateriale for å møte pålitelighetskrav under høye vibrasjoner, høye temperaturer og høyspenningsmiljøer.

 

 

 

Valg av sikring krever omfattende vurdering av spenningstilpasning, strømtilpasning, I²t-koordinering og brytekapasitet. Merkestrømmen velges vanligvis som 1,2 til 1,5 ganger systemets maksimale driftsstrøm, mens det også vurderes temperaturreduksjon. Videre, i fler-beskyttelsessystemer, bør selektiv koordinering sikres, noe som betyr at sikringer på lavere-nivå bør fungere først.

 

Når det gjelder strukturelt valg, anbefales høyspenningssystemer å bruke en kubisk struktur kombinert med høy-keramiske materialer som Alumina Ceramic for Bolted Connect EV Fuse for å sikre utmerket mekanisk stabilitet og isolasjonsytelse under høye strømstøt.

 

 

Ettersom energilagringssystemer utvikler seg mot høyere spenningsnivåer (over 1500V), stilles det høyere krav til lysbueslukkingsevnen og materialytelsen til sikringer. Fremtidige produkter vil utvikle seg mot høyere brytekapasitet, miniatyrisering og intelligens, for eksempel integrering av sikringsindikering og fjernovervåkingsfunksjoner.

 

På materialnivå vil bruken av høy-alumina-keramikk og komposittkeramiske strukturer forbedre ytelsen ytterligere. Strukturer som det keramiske røret for EV Charger Fuse Link og Ceramic Body for Fuse Bolted Series blir gradvis mainstream-løsninger innen høyspennings-DC-beskyttelsesfeltet.
 

 

 

Som en kjernebeskyttelsesenhet i energilagringssystemer påvirker ytelsen til DC-sikringer direkte sikkerheten og stabiliteten til systemet. Med den raske utviklingen av industrien for elektriske kjøretøy og energilagring, fortsetter etterspørselen etter sikringskonstruksjonskomponenter med høy pålitelighet og høy isolasjonsytelse å vokse.

 

Med fokus på denne trenden konsentrerer vi oss om forskning og utvikling og produksjon av-høyytelses keramiske strukturelle komponenter, og tilbyr flere produktserieløsninger, inkludertEV Fuse Keramisk kropp, Keramisk kropp for EV-sikring, og keramisk kropp for hjelpesikring for elektriske kjøretøy. Ved å utnytte moden alumina-keramikkteknologi og presisjonsproduksjonsevner, kan den gi stabil og pålitelig isolasjon og strukturell støtte for høyspente likestrømssikringer, og oppfyller de strenge applikasjonskravene til nye energi-, elektriske kjøretøyer og energilagringssystemer.