Osigurač je važna komponenta u visokonaponskoj distribuciji novih energetskih vozila, koja igra važnu ulogu u izoliranju i uklanjanju kvara kratkog spoja visokonaponskog kruga električnih vozila. Ovaj rad analizira osnovne karakteristike i koncept dizajna visokonaponskih osigurača koji se koriste u vozilima, kako bi se proširile ideje za proizvođače automobila, proizvođače baterija i električnih upravljačkih sklopova za odabir odgovarajućih EV osigurača.
U novim energetskim vozilima, uključujući čisto električna i hibridna, zaštitni elementi kruga ili osigurači važniji su nego ikad prije. Unakrsna primjena nisko{1}}naponskih osigurača i elektronike za regulaciju vozila postavlja izazovnije zahtjeve za osigurače.
Karakteristike tradicionalnih elektroničkih osigurača pokrivene su sjevernoameričkim standardom serije UL248 ili serijom IEC60127/60269 i nema zahtjeva za pouzdanošću osigurača. Tradicionalni automobilski osigurači, definirani standardom serije ISO8820, definiraju zahtjeve usklađenosti i pouzdanosti automobilskih kabelskih svežnja, ali njihov nazivni napon pokriva samo 32 VDC i niže (novi ISO8820-7/8 definira osigurače za gorive ćelije i hibridna vozila, također samo do 450 VDC i IR2000A).
Trenutačno je radni napon osobnih automobila općenito veći od 370 V, a autobusa veći od 576 V, što je daleko više od 12 V/24 V tradicionalnih automobilskih električnih komponenti. Tako visok napon radne platforme zahtijeva da EV/HEV osigurači imaju visoku prekidnu sposobnost nisko-naponskih osigurača i visoku pouzdanost automobilskih osigurača. Sljedeći će rad analizirati osigurač koji se koristi u novim energetskim vozilima i istražiti njegov koncept dizajna i trend tehničkog razvoja.
Ključni parametri osigurača
U usporedbi s drugim zaštitnim elementima strujnog kruga, kao što su PTC (kompleksni kemijski sastav), prekidač strujnog kruga (složeni pokretni dijelovi), itd., za osigurače se može reći da su prilično jednostavne komponente: za nisko{1}}naponske osigurače, samo talina (jezgra osigurača), tijelo izolacijske cijevi, strujni terminali i kvarcni pijesak za gašenje luka. Zbog svoje jednostavne strukture, osigurač može postići visoku pouzdanost i nisku cijenu.
Naravno, čak i jednostavne komponente imaju svoje poteškoće i izazove u dizajnu. Ključni parametri EV osigurača ukratko su opisani kako slijedi:
1: Nazivni napon
Napon radne platforme novih energetskih električnih vozila je visok. Radni napon osobnih automobila općenito je veći od 370 V, a autobus će biti veći od 576 V. Nazivni napon odgovarajućih osigurača mora biti 500V odnosno 700V.
U isto vrijeme, karakteristike baterijskog napajanja, izlazna istosmjerna struja visokog napona potpuno se razlikuju od izmjenične struje prethodne industrijske distribucije, sposobnost gašenja jednosmjernog luka osigurača je visoka, mora se izbjeći pogreška odabira tradicionalnog industrijskog AC brzog topljenja.
2.: Sposobnost lomljenja
Standard ni-naponskih osigurača (GB13539.5.3.1) spominje da je tipična struja kratkog-spoja 10 puta veća od nazivne struje osigurača i struje iznad, a struja preopterećenja ispod 10 puta. U mnogim slučajevima kupci obraćaju previše pozornosti na indeks maksimalne prekidne sposobnosti osigurača (I1), ali zanemaruju niska vremena kidanja (I2a i I5). Ali u praksi je često neuspjeh nisko{10}}razdvajanja. Osobito pod istosmjernim naponom, jer struja/napon nije veći od nule, sposobnost gašenja luka osigurača je vrlo visoka. Čak se i osigurači ar-tipa uglavnom koriste za zaštitu od kratkog-spoja, ali u praktičnoj primjeni, zbog neizvjesnosti kapaciteta baterije, SOC-a i statusa točke kratkog-spoja, stvarna struja kratkog-spoja može pokrivati 1500A-10000A ili čak i više.
3:Sposobnost protiv-prenapona
Za proizvođača paketa baterija, za spajanje kapaciteta protiv prenapona bez previše pozornosti, ali za proizvođače OEM-a ili PDU-a, što je kritično, posebno ogranak kompresora klima uređaja ili pomoćne dijelove motora, ovaj dio često dovodi do gubitka funkcije modula vezanih uz slučajno djelovanje osigurača. Ovaj kvar ne dovodi do značajnog nestanka struje, ali može značajno pogoršati korisničko iskustvo.
Za PTC/kompresor klima uređaja/servo upravljač i druge pomoćne module (pomoćni strojevi), zbog složenog dizajna strujnog kruga, neizbježno je da će doći do prolazne struje uzrokovane pokretanjem/uključivanjem-isključivanjem, itd. U ovom trenutku se nadamo da osigurač može izdržati val bez prekidanja modula iz sustava zbog ranog djelovanja.
Trenutačno, proizvođači elektroničkog upravljanja/PDU uglavnom odabiru brzo taljenje tipa aR. Kako bi se oduprlo udarnoj struji, često se odabiru osigurači s većom nazivnom strujom, čime se žrtvuje sposobnost zaštite od niskog preopterećenja.
Donja tablica je usporedba vremena pred-luka istog napona/struje između BO TOMahawk electronic i marke B (napomena: Što je duže vrijeme pred-luka, to je veći pred-luk I2T, to je jača sposobnost protiv-prenapona)
4: Zahtjevi za pouzdanost
Koristeći prednosti razvoja HEV-a tijekom 20 godina, JASO je izdao FUSE standard D622 za HEV, koji specificira zahtjeve pouzdanosti koje osigurač mora ispuniti.
Iako isključivo električni osigurači ne mogu u potpunosti kopirati ovaj standard (kao što je otpornost na ulje za podmazivanje i zahtjevi za relativno niskim naponom i prekidnom sposobnošću), pouzdanost može biti u potpunosti u skladu s ovim zrelim standardom:
Uz gore navedenih nekoliko ključnih pokazatelja, nije stvar u nekim čimbenicima koji su vidljivi na površini, kao što je materijal cijevi stakleno vlakno + smola ili keramički kompozitni materijali, tijelo jedne cijevi ili tijelo dvije cijevi paralelno, ili zašto se površina metalnih dijelova, čak i osigurač unutar kvarcnog pijeska stvrdnjava, kupci ne bi trebali obratiti pozornost na ključne čimbenike. Ključno je može li proizvođač osigurača osigurati da proizvod zadovoljava osnovne električne karakteristike (kao što su prekidna sposobnost male snage i velike snage) i zahtjeve pouzdanosti.