Osigurajte sigurnost EV-a i industrijskog sustava tehnologijom osigurača sljedeće generacije
Najnoviji sustavi za pohranu energije zahtijevaju sigurnosne komponente visokih performansi i sofisticirana rješenja za zaštitu kruga koja mogu pružiti kritične razine zaštite kako bi se osigurala sigurnost i pouzdanost.
Električna vozila tu su od sredine 19. stoljeća i bila su prilično popularna sve dok jeftini benzinci s teksaških naftnih polja nisu promijenili dinamiku. Ti rani EV-ovi imali su ozbiljnih problema s energetskom gustoćom i učinkovitošću pogonskog sklopa, ali električno vozilo držalo je rekord brzine na kopnu do prijelaza prošlog stoljeća. Najveći sigurnosni problem s onim sustavima vozila prve generacije uglavnom se vrtio oko otpreme i skladištenja kiselina u elektrolitu (sl. 1).
1. Rani baterijski sustavi patili su od niske gustoće energije i uzročnih materijala koji su korišteni.
Moderni EV baterijski paket ima znatno veću gustoću snage i kapacitet od onih antičkih sustava, a sigurnosni problemi i procesi potrebni za njihov rješavanje migrirali su u naprednije osnovne tehnologije. Upravljanje visokim strujama uključenim u današnje EV-ove postalo je glavni sigurnosni problem, jer loše upravljani događaj kratkog spoja može postati katastrofalna situacija kvara.
Sigurnost i performanse
Isti zahtjevi za učinkovitošću i gustoćom energije odnose se i na EV-ovu električnu elektroniku, koja također zahtijeva iznimno visoke razine sigurnosti i funkcionalnosti. Samo naprednim baterijskim sustavima i elektronikom za upravljanje energijom današnji EV-ovi mogu odgovoriti na potrebe za dometom, performansama i sigurnošću. Migracija na napredne materijale kao što su poluvodiči širokog pojasa u elektroenergetskim sustavima dvosjekli je mač, povećavajući performanse, kao i potrebu za sigurnim radom.
Bolje baterije
Potražnja za poboljšanim skladištenjem energije u stalnom je porastu u gotovo svakom tržišnom sektoru. Od uređaja malih poput medicinskih nosivih uređaja do sustava velikih poput električne mreže, današnja rješenja zahtijevaju baterije visoke gustoće.
Te aplikacije trebaju različite metode za siguran i pouzdan rad, jer razine snage ne ostavljaju prostora za pogreške. Od vršnog brijanja rešetke i drugih metodologija za prebacivanje opterećenja u električnoj mreži, do elektronike za brzo punjenje koja služi EV-ovima koji su na njega pričvršćeni, osiguravajući da je sigurnost uključenih baterija kritična (Sl. 2).
2. Napredne primjene energije kao što je brzo punjenje vozila moraju raditi sigurno, pouzdano i ekonomično.
Spajanje zbog sigurnosti
Kako bi se osiguralo da su ti sustavi za upravljanje energijom visoke gustoće sigurni tijekom operativnog vijeka vozila, ključno je integrirati robusne zaštitne komponente visokih performansi u svoje dizajne. Osigurači ili slični uređaji potrebni su komponente za zaštitu kruga, štiteći automobil od uvjeta kratkog spoja razbijanjem veze napajanja pod vrlo specifičnim uvjetima. Mnoge od tih bezbroj vrsta osigurača dijele primarni aspekt, komad projektiranog vodiča.
Ova prilagođena karika, obično metalna, ocijenjena je tako da prekida vezu topljenjem (ili isparavanjem) na kontroliran način. To se obično događa u uvjetima više temperature stvorenim kratkim spojem, osiguravajući sigurnost sustava potpunim odsijecanjem od izvora napajanja. Međutim, postoji nekoliko nedostataka, a među njima je da krug pod opterećenjem neće uvijek pokazivati redoviti i glatki protok struje.
Na primjer, u dizajnima koji doživljavaju impulse velike snage, široka trenutna varijacija koja rezultira znači korištenje osigurača veće vrijednosti kako bi se izbjeglo gnječenje. Problem je u tome što ovo rješenje ostavlja krug izloženijim pregrijanom i toplinskom kvaru. Osim toga, jednokratni aspekt osigurača doveo je do više korištenja naprednih sigurnosnih uređaja kao što su prekidači, koji se mogu resetirati i nemaju dijelove koji izgaraju.
Povezivanje kontakata
Kontaktori su elektromehanički uređaji za zaštitu koji se, iako slični prekidačima, razlikuju po tome što ne zaustavljaju kratko. Umjesto toga, oni djeluju kao uređaji za prebacivanje visokih performansi koji se izravno povezuju s opterećenjima velike struje. Upravljani vanjskom kontrolom, kontakti snage služe zahtjevnim zadacima resetiranja kruga gdje su prisutne visoke razine struje. Slično u radu kao i releji, kontaktori također nude značajke za kontrolu i suzbijanje lukova stvorenih prilikom prebacivanja.
Visokonaponski kontaktori osiguravaju kontinuitet sigurnosti i kruga u skladištenju snage hibridnih i električnih vozila, punjačima baterija i industrijskim sustavima velike snage, brzo i sigurno povezujući i odspajajući snagu dok upravljate problemima luka i inrusha. Jedan od primjera je u EV-ovima, gdje obično otvoreni kontakti upravljaju vezom između baterije i sustava, automatski se isključuju kada se automobil ne koristi.
Zaštita nove generacije
Postoje druga rješenja za zaštitu kruga koja mogu otvoriti krug brže od osigurača i otpornija su na neugodna spoticanja. Ova i druge napredne značajke osiguravaju manji rizik od oštećenja od toplinskih osigurača. Primjer takvog rješenja može se pronaći u Dissmannovom osigurači koji je razvio GIGAVAC, brand Sensata Technologies (Sl. 3).
3. Ciljano na EV-ove, Sensata Dissmann Fuse je elektromehanički uređaj s niskom razinom topline.
Hermetički zatvoren, brzo djelujući elektromehanički uređaj ima nisku razinu topline i putovanja na točnoj struji. Značajke uključuju vrlo smanjen otpor, bez toplinskog starenja i povećanu učinkovitost sustava. Pod uvjetom pasivnih i pasivno-aktivnih varijacija, uređaji koriste magnetsko polje trenutnog protoka (Lorentz sila) za pokretanje uređaja. Slika 4 prikazuje kako funkcionira, a plava linija na grafikonu prikazuje prag okidača.
4. Ovaj dijagram pokazuje rad rješenja za zaštitu kruga kao što je Dissmann Fuse. Plava linija označava prag okidača, pokazujući da uređaj može otvoriti krug brže od osigurača i bliže željenim uvjetima rada.
Ovaj grafikon pokazuje da uređaj može otvoriti krug brže i bliže željenim uvjetima rada od osigurača. Dostupan u stalnom rasponu ocjena od 200 do 500 A, put njegovog praga okidača također je podesiv. Stvarajući malo topline u radu, imun je i na toplinsko starenje i na neugodna spoticanja uzrokovana vrućim i hladnim operativnim ciklusima, što s vremenom uzrokuje krhkost vodiča.
Dissmann Fuse se tvrdi kao prvi hermetički fitilj u industriji koji putuje na točnim strujama. Osmišljen je kako bi značajno smanjio otpor, instalirao vrijeme, složenost i troškove, pomažući povećati učinkovitost sustava.
Produžujući vijek trajanja sustava osiguravajući fizički i operativni integritet veze, osigurač ima brza i dosljedna jasna vremena bez obzira na temperature okoline. To je sve važnije u EV-ovima velike snage, gdje svaki dodatak toplinskom utjecaju elektronike pogonskog sklopa može utjecati na performanse drugih toplinski osjetljivih podsustema.
Brzi rad također poboljšava performanse kontaktora. Kontaktor može levitirati tijekom rada, raspršujući energiju koja bi trebala biti dostupna za pokretanje osigurača, a umjesto toga učitavanje struje na kontaktni program. To može spriječiti da osigurač "vidi" kratko i potencijalno dovesti do katastrofalnog neuspjeha. Gledajući situaciju s 500-A contactorom i 500-A osiguračem, takva konfiguracija bi trebala sekundu ili dvije na 1.000 A za putovanje, dok se rješenje za brzo spoticanje može postaviti na 1.000 A, na primjer, i putovanje unutar 3 ms.
U slučaju toplinskih osigurača, postoji područje rada gdje trenutne razine mogu preplaviti kontaktni uređaj, zagušujući njegovu sposobnost prekidanja opterećenja blokirajući ga da dosegne toplinsku točku za aktiviranje osigurača. Taj se rizik uklanja proizvodima koji nude vrlo nisku otpornost na kontakt manju od 0,15 mΩ, što također dovodi do manjeg gubitka energije i povećane učinkovitosti sustava.
Razmatranja
Precizni i brzo okidajući zaštitni uređaji bave se sigurnošću kruga u sustavima velike snage, ali njihove prednosti nisu ograničene samo na posluživanje naprednih baterija. Bezbroj različitih primjena, uključujući industrijsku robotiku i alternativne energetske sustave, može imati koristi od učinkovitosti takvog rješenja, toplinskih značajki i operativne brzine. Ovi brzo djelujući, hermetički zatvoreni elektromehanički uređaji prikladni su za primjene u kojima je problematično termalno starenje ili gnojno spoticanje.
Rješenja za zaštitu energije kao što je dissmann fuse kontaktor koordinacija i pružaju zaštitu u uvjetima kratkog spoja. Sustavi za pohranu energije nove generacije zahtijevaju jednako visoke sigurnosne komponente i sofisticirana rješenja za zaštitu kruga koja mogu pružiti potrebne kritične razine zaštite kako bi se osigurala sigurnost i pouzdanost.