Ultima linie de apărare în sistemele de stocare a energiei: analiza tehnologiei DC Fuse

În sistemele de stocare a energiei, siguranțele DC, ca componente critice de protecție, poartă responsabilitatea principală a întreruperii rapide a curentului de defect în condiții extreme de scurt-circuit. Acestea realizează izolarea fizică a circuitului prin mecanismul de fuziune termică a elementului fuzibil în condiții de suprasarcină sau de scurt{2}}circuit, cu viteză de răspuns rapidă, capacitate mare de rupere și fiabilitate structurală puternică. În special în sistemele de curent continuu de-înaltă tensiune, atunci când sunt combinate cu materiale de-izolație ridicată, cum ar fi ceramica pentru siguranțe de curent continuu, nivelul general de siguranță al sistemului poate fi îmbunătățit semnificativ.

 

 

 

O siguranță CC obișnuită de stocare a energiei este formată din trei părți: elementul fuzibil, carcasa și mijlocul de stingere a arcului-. Elementul fuzibil este de obicei realizat din materiale pe bază de argint sau cupru-, iar poziția și timpul de fuziune sunt controlate printr-o structură cu mai multe-gâts. Carcasa este realizată în mare parte din materiale ceramice-de înaltă rezistență, cum ar fi 95% ceramică de aluminiu, pentru a rezista la temperaturi ridicate și la solicitarea mecanică generate în momentul topirii. Umplutura internă cu nisip de cuarț este utilizată pentru a absorbi rapid energia arcului, realizând o stingere eficientă a arcului.

 

Când curentul depășește valoarea nominală și se acumulează la o anumită energie (I²t), elementul fuzibil se topește rapid și se vaporizează pentru a forma o rupere. Arcul electric este apoi rupt și stins prin acțiunea nisipului cuarțos; întregul proces poate fi finalizat în microsecunde. Similar cu designul structural al unui tub ceramic pentru siguranța de înaltă tensiune, aceasta previne eficient reaprinderea arcului în medii cu tensiune înaltă-, asigurând siguranța sistemului.

 

 

Siguranțele DC pentru stocarea energiei sunt de obicei clasificate conform standardului IEC 60269. Pe baza capacității de întrerupere și a scenariului de aplicare, acestea pot fi împărțite în tipuri gG, aR, gR și gPV. Printre acestea, tipurile gR și gG sunt potrivite pentru protecția grupului de baterii și a magistralei, în timp ce tipul aR este utilizat în principal pentru protecția semiconductoarelor de putere.

 

În sistemele cu curent continuu de înaltă tensiune, stabilitatea structurală a siguranțelor depinde în mare măsură de izolatorul ceramic, cum ar fi corpul ceramic pentru siguranța de protecție la suprasarcină și scurtcircuit. Acest izolator nu oferă doar suport mecanic, ci joacă și un rol crucial în izolarea electrică, formând o bază importantă pentru obținerea capacității de rupere ridicate.

 

 

Pe baza formei lor structurale, siguranțele DC de stocare a energiei sunt împărțite în principal în trei categorii: tip tub rotund, tip cuboid și tip placă plată.

 

Siguranțele tip tub rotund folosesc în cea mai mare parte o structură de tub ceramic, cum ar fi Tubul ceramic pentru siguranța EV DC, potrivită pentru scenarii de aplicare standardizate; Siguranțele de tip cuboid sunt fixate cu șuruburi și sunt potrivite pentru sisteme de înaltă tensiune, cu curent ridicat. Structura lor internă utilizează de obicei o carcasă ceramică de-înaltă densitate pentru a îmbunătăți disiparea căldurii și rezistența mecanică.

 

Siguranțele de tip plată (tip lamă) sunt utilizate în principal în interiorul modulelor de baterie. Structura lor de -înălțime redusă facilitează un aspect compact. În unele sisteme foarte integrate, siguranțele pot fi integrate și cu cutii de-înaltă tensiune ca unități modulare. Componentele structurale ceramice, cum ar fi carcasa ceramică pentru legătura fuzibilă, asigură performanța de izolație, luând în considerare și compactitatea structurală și fiabilitatea.

 

 

Performanța unei siguranțe de curent continuu este determinată în principal de parametri cum ar fi integrala Joule (I²t), tensiunea nominală, curentul nominal și capacitatea de întrerupere. I²t reflectă capacitatea de rezistență la energie a unei siguranțe și este un indicator cheie pentru prevenirea defecțiunilor. Tensiunea nominală trebuie să se potrivească cu nivelul de tensiune al sistemului pentru a preveni reaprinderea arcului după arderea siguranței.

 

În mediile de operare cu temperatură înaltă-, stabilitatea materialelor ceramice este deosebit de importantă. De exemplu, corpul izolator din ceramică din steatită electrică posedă rezistență la căldură și proprietăți de izolare excelente, asigurând funcționarea stabilă-pe termen lung a siguranței în medii de peste 50 de grade . Simultan, capacitatea de rupere trebuie să acopere curentul maxim de scurt-circuit al sistemului; în prezent, sistemele obișnuite de stocare a energiei folosesc în mod obișnuit produse cu o capacitate de întrerupere de 100 kA și mai mult.

 

 

În sistemele de stocare a energiei, siguranțele DC sunt plasate în principal la nodurile cheie, cum ar fi borna pozitivă a grupurilor de baterii, bara de distribuție și partea DC a PCS. Pe partea clusterului de baterii, acestea sunt utilizate pentru a izola defecțiunile unui singur-cluster; pe partea barelor colectoare, oferă protecție la nivel-sistemului; iar pe partea PCS, acestea protejează dispozitivele de alimentare precum IGBT-urile.

 

Locații de aplicare diferite necesită proiecte structurale diferite. De exemplu, în scenariile de integrare a vehiculelor electrice și a stocării de energie, ceramica pentru siguranțele pentru vehicule electrice și hibride sunt adesea folosite ca material de izolație centrală pentru a îndeplini cerințele de fiabilitate în medii cu vibrații ridicate, temperatură ridicată și tensiune înaltă.

 

 

 

Selectarea siguranței necesită o luare în considerare cuprinzătoare a potrivirii tensiunii, potrivirii curentului, coordonării I²t și capacității de întrerupere. Curentul nominal este de obicei selectat ca fiind de 1,2 până la 1,5 ori curentul maxim de funcționare al sistemului, luând în considerare și reducerea temperaturii. În plus, în sistemele de protecție cu mai multe-niveluri, trebuie asigurată coordonarea selectivă, ceea ce înseamnă că siguranțele de-nivel mai mici ar trebui să funcționeze mai întâi.

 

În ceea ce privește selecția structurală, sistemele de -înaltă tensiune sunt recomandate să utilizeze o structură cuboidă combinată cu materiale ceramice-de înaltă rezistență, cum ar fi Alumina Ceramic pentru Bolted Connect EV Fuse, pentru a asigura stabilitate mecanică excelentă și performanță de izolație în condiții de supratensiune mare.

 

 

Pe măsură ce sistemele de stocare a energiei se dezvoltă către niveluri de tensiune mai ridicate (peste 1500 V), se impun cerințe mai mari privind capacitatea de stingere a arcului-și performanța materialului siguranțelor. Produsele viitoare vor evolua către o capacitate mai mare de rupere, miniaturizare și inteligență, cum ar fi integrarea funcțiilor de indicare a siguranței și monitorizare de la distanță.

 

La nivel de materiale, aplicarea ceramicii de-alumină de înaltă puritate și a structurilor ceramice compozite va îmbunătăți și mai mult performanța. Structuri precum Tubul ceramic pentru încărcătorul EV Fuse Link și Corpul ceramic pentru seria Fuse Bolted devin treptat soluții principale în domeniul protecției DC de înaltă tensiune de -.
 

 

 

Ca dispozitiv de protecție de bază în sistemele de stocare a energiei, performanța siguranțelor DC afectează în mod direct siguranța și stabilitatea sistemului. Odată cu dezvoltarea rapidă a industriilor de vehicule electrice și de stocare a energiei, cererea de componente structurale siguranțe cu fiabilitate ridicată și performanță ridicată de izolație continuă să crească.

 

Concentrându-ne pe această tendință, ne concentrăm pe cercetarea și dezvoltarea și producția de componente structurale ceramice de înaltă{0}}performanță, oferind mai multe serii de soluții de produse, inclusivCorp ceramic EV Fuse, Corp din ceramică pentru siguranța EV și Corp din ceramică pentru siguranța auxiliară pentru vehicule electrice. Folosind tehnologia ceramică cu alumină matură și capabilitățile de producție de precizie, poate oferi izolație stabilă și fiabilă și suport structural pentru siguranțe DC de înaltă tensiune-, îndeplinind cerințele stricte de aplicare ale energiei noi, vehiculelor electrice și sistemelor de stocare a energiei.