Selectarea releului de{0}}tensiune ridicată și analiza aplicației

Pe măsură ce industria vehiculelor cu energie nouă continuă să evolueze către o tensiune mai mare și o putere mai mare, releele de înaltă tensiune DC-de înaltă tensiune au devenit una dintre componentele de control de bază ale sistemelor de înaltă-tensiune pentru vehicule electrice. Selectarea corectă a releelor ​​de-înaltă tensiune afectează în mod direct siguranța, fiabilitatea și funcționarea stabilă pe termen lung-a întregului sistem de-înaltă tensiune al vehiculului. În special în circuitele critice, cum ar fi bateria de alimentare, controlerul motorului și sistemul de încărcare/descărcare, releele de înaltă-tensiune poartă responsabilitățile importante de control pornit/oprit, protecție a sistemului și izolarea defecțiunilor; limitele lor de performanță au devenit o constrângere semnificativă pentru proiectarea arhitecturii de înaltă-tensiune a vehiculului.

 

Într-un sistem obișnuit de înaltă{0}}tensiune pentru vehicule electrice, sunt necesare de obicei 5 până la 8-relee DC de înaltă tensiune, care acoperă diferite roluri funcționale, cum ar fi relee principale, relee de pre-încărcare, relee de încărcare de urgență, relee de încărcare convenționale și relee auxiliare ale sistemului de-înaltă tensiune. Diferitele relee au diferențe semnificative în ceea ce privește frecvența de funcționare, stresul electric și nivelul de siguranță în cadrul sistemului, ceea ce determină diferitele puncte de focalizare în selecția lor și proiectarea structurală. Contactele electrice interne, contactele electrice și contactele cu curent ridicat-ale releului sunt fundamentul cheie pentru determinarea limitei superioare de performanță a acestuia.

 

 

Un releu este un element de control automat care conectează, deconectează sau comută circuite pe baza modificărilor semnalelor de intrare. Este utilizat pe scară largă în sistemele de control automat, telecomandă și izolare a semnalului. Caracteristica sa fundamentală este controlul circuitelor de-curenți mari, de mare-putere cu curent mic sau putere scăzută, realizând o izolare eficientă între control și sarcină.

 

În sistemele de-înaltă tensiune ale vehiculelor cu energie noi, sarcina principală a releelor ​​este să conecteze sau să deconecteze în siguranță puterea de-înaltă tensiune, prevenind deteriorarea ireversibilă a componentelor de bază, cum ar fi bateria și controlerul motorului, în condiții anormale. Contactele de cupru și materialele de contact din metale prețioase din interiorul releului suportă stresul electric de la comutarea frecventă, formând o bază fizică crucială pentru funcționarea în siguranță a sistemului de-înaltă tensiune.

 

 

În timpul procesului de pornire la rece a vehiculelor electrice, controlerul motorului conține de obicei un condensator mare de magistrală DC. Dacă releul principal se închide direct fără pre-încărcare, bateria de-înaltă tensiune se va descărca instantaneu în condensatorul gol, creând un curent de pornire uriaș care poate duce cu ușurință la eroziunea contactului, aderența sau chiar defecțiunea structurală.

 

Prin urmare, sistemele de-înaltă tensiune utilizează, în general, o schemă de pre-încărcare: un releu de pre-încărcare și un rezistor de-limitare de curent formează un circuit de pornire-soft, permițând creșterea treptată a tensiunii condensatorului. Când tensiunea magistralei se apropie de o anumită proporție din tensiunea bateriei, releul principal se închide și se conectează la circuitul principal, reducând semnificativ curentul de pornire în momentul închiderii. Acest proces impune cerințe mai mari asupra rezistenței la supratensiune a contactelor contactoarelor interne ale releului și a contactelor electrice argintii.

 

 

Din punct de vedere funcțional și{0}}capacității portante, releele pentru automobile pot fi împărțite în relee de semnal și relee de putere, aproape toate vehiculele cu energie noi utilizând relee de putere. Dintr-o perspectivă de implementare structurală, acestea pot fi împărțite în relee electromagnetice și relee-de stare solidă; din perspectiva tensiunii de funcționare, acestea pot fi împărțite în relee de joasă-tensiune și relee de-înaltă tensiune.

 

În sistemele de înaltă tensiune de curent continuu, releele electromagnetice de înaltă tensiune-răman soluția curentă datorită maturității ridicate, capacității de rupere puternice și capacității de a îndeplini cerințele de siguranță în condiții complexe de funcționare. Structurile interne ale releului, cum ar fi contactele argintii, contactele argintii în întrerupătoare și întreruptoarele cu contact-bimetalice, sunt baze importante de proiectare pentru adaptabilitatea lor la medii de curent continuu de-înaltă tensiune.

 

 

Releele electromagnetice de înaltă -tensiune constau în principal dintr-o bobină, miez de fier, mecanism de armătură, sistem de contact și arc de retur. Când bobina este alimentată, generează un câmp magnetic, atrăgând armătura și determinând închiderea contactului în mișcare cu contactul staționar, completând astfel conexiunea circuitului. Când bobina este dez-energizată, câmpul magnetic dispare, iar armătura se resetează sub acțiunea arcului, întrerupând circuitul.

 

Pe baza stării inițiale a contactelor în starea de-energizată, releele pot fi clasificate ca contacte normal deschise și contacte normal închise.

 

Releele de înaltă{0}}tensiune utilizează de obicei o structură normal deschisă pentru a se asigura că circuitul de înaltă-tensiune este deconectat automat în cazul unei căderi de curent sau a unei defecțiuni, îmbunătățind nivelul de siguranță intrinsecă a sistemului. Materialele de contact sunt realizate în cea mai mare parte din materiale nobile pentru a echilibra conductivitatea, rezistența la uzură și rezistența la arc.

 

 

În comparație cu releele obișnuite, cea mai mare diferență structurală a releelor ​​de curent continuu de-înaltă tensiune constă în designul lor de etanșare și stingere-arcului. Contactele de înaltă-tensiune sunt în mod obișnuit încapsulate într-o cavitate etanșă, izolată de aerul exterior, îmbunătățind astfel în mod semnificativ tensiunea de rezistență și suprimând propagarea arcului.

 

În timpul comutării contactelor, releele de-tensiune înaltă evită de obicei deconectarea sub sarcină, reducând energia arcului prin strategiile de control-la nivel de sistem. Pe plan intern, folosește pe scară largă contacte de argint în întrerupătoarele de circuit, o structură de stingere a arcului magnetic de explozie-și materiale de izolație de înaltă-rezistență pentru a spori fiabilitatea generală la rupere.

 

 

Vehiculele cu energie noi impun cerințe de performanță semnificativ mai ridicate pentru releele de curent continuu de înaltă-tensiune decât vehiculele tradiționale, în primul rând în ceea ce privește rezistența la tensiune înaltă, rezistența ridicată la curent, rezistența la impact, stingerea puternică a arcului și capacitatea de întrerupere fiabilă.

 

În ceea ce privește rezistența la înaltă tensiune, releul trebuie să reziste la sute de volți de tensiune DC pentru perioade lungi și să se închidă și să se deschidă în mod fiabil sub sarcină. În ceea ce privește capacitatea de sarcină, curentul nominal al sistemelor de acționare depășește de obicei 200A, cu curenții de vârf depășind 300A. Releul trebuie să aibă suficiente capacități de transmitere a curentului-și de disipare a căldurii într-un volum limitat.

 

Rezistența la impact este unul dintre indicatorii de bază de siguranță ai releelor ​​de-înaltă tensiune. Curentul de supratensiune capacitiv în momentul închiderii este adesea de câteva ori sau chiar de zeci de ori curentul nominal. Dacă rezistența la impact a contactului este insuficientă, poate apărea cu ușurință defectarea aderenței, prezentând un risc serios de siguranță. Prin urmare, releele folosesc adesea contacte electrice de argint, structuri de explozie magnetice și sisteme de aliaj de înaltă-stabilitate pentru a spori rezistența la impact.

 

În ceea ce privește performanța de stingere și întrerupere a arcului, arcurile electrice nu sunt ușor de stins în mod natural în mediile de înaltă tensiune de curent continuu-. Releele trebuie să slăbească rapid energia arcului prin design structural și material pentru a preveni arderea contactului. Unele-relee de înaltă performanță încorporează și contacte electrice rotative sau structuri paralele cu mai multe-contact pentru a prelungi durata de viață a acestora.

 

 

Selectarea unui releu de -înaltă tensiune este un proiect sistematic care necesită o convergență treptată, bazată pe arhitectura electrică generală a vehiculului. În faza inițială de proiectare, capacitățile de tensiune și curent ale circuitului de control, precum și cerințele privind tensiunea nominală, curentul și tipul de contact ale circuitului controlat, trebuie să fie clar definite. Pe baza acestui lucru, o gamă preliminară de produse este selectată în funcție de tensiunea și curentul nominal, iar soluția finală este determinată luând în considerare factori precum metodele de stingere a arcului, structura cavității și tipurile de terminale.

 

La nivel de parametru specific, trebuie evaluați șase indicatori cheie de contact: durata de viață electrică, curentul nominal, capacitatea de purtare a curentului de scurtă durată--, curentul maxim de rupere, capacitatea de întrerupere la suprasarcină și capacitatea de întrerupere inversă. Acești indicatori determină în mod direct performanța de fiabilitate a releului pe parcursul ciclului de viață al vehiculului.

 

Evaluarea duratei de viață electrică ar trebui să fie combinată cu strategia de pre-încărcare și scenariile de utilizare ale vehiculului pentru a se asigura că performanța contactului nu se confruntă cu o degradare inacceptabilă în condiții repetate de închidere-la purtători de sarcină. Curentul nominal trebuie să acopere condițiile de funcționare stabile-pe termen lung ale vehiculului, în timp ce curentul-de scurtă durată trebuie să îndeplinească cerințele tranzitorii de-sarcină mare de accelerație, urcarea dealurilor și alte condiții.

 

Curentul maxim de rupere și capacitatea de rupere la suprasarcină sunt indicatori importanți de siguranță pentru relee, direct legați de capacitatea de protecție a sistemului în condiții extreme precum scurtcircuite sau coliziuni. Pentru releele cu design polarizat, trebuie evaluată și capacitatea lor de întrerupere inversă, echilibrând costul și redundanța de siguranță.

 

 

Pe măsură ce sistemele de-înaltă tensiune din vehiculele cu energie nouă continuă să se dezvolte către o putere mai mare și o densitate de energie mai mare, pragul tehnic și valoarea de sistem a releelor ​​de curent continuu de-înaltă tensiune cresc constant. Componentele lor cheie interne, cum ar fiContacte electrice personalizate, contactele de formare la rece de precizie și contactele releu trimetalice au devenit baze esențiale pentru determinarea performanței generale de siguranță la-înaltă tensiune a vehiculului.

 

În viitor, odată cu aplicarea accelerată-la scară largă a vehiculelor electrice și a sistemelor de stocare a energiei, releele de-înaltă tensiune vor continua să evolueze în ceea ce privește fiabilitatea, durata de viață și redundanța de siguranță. Selecția și designul aplicației lor vor deveni un aspect critic al arhitecturii de înaltă-tensiune a vehiculului, care nu poate fi ignorată.