با فناوری فیوزهای نسل بعدی از ایمنی EV و سیستم صنعتی اطمینان حاصل کنید
جدیدترین سیستم های ذخیره انرژی نیاز به اجزای ایمنی با کارایی بالا و راه حل های پیچیده محافظت از مدار دارند که می توانند سطوح حیاتی حفاظت را برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان فراهم کنند.
وسایل نقلیه الکتریکی از اواسط قرن نوزدهم وجود داشته اند و بسیار محبوب بودند تا اینکه بنزین ارزان از میدان های نفتی تگزاس پویایی را تغییر داد. این ماشین های الکتریکی اولیه دارای مشکلات جدی در مورد چگالی انرژی و کارایی پیشرانه بودند ، با این حال یک وسیله نقلیه الکتریکی رکورد سرعت زمین را تا اواخر قرن گذشته نگه داشت. بیشترین مسئله ایمنی در آن سیستم های باتری وسایل نقلیه نسل اول بیشتر مربوط به حمل و نقل و ذخیره اسیدها در الکترولیت است (شکل 1).
1. سیستم های اولیه باتری از تراکم انرژی کم و مواد سوزاننده استفاده شده رنج می بردند.
یک بسته باتری مدرن EV دارای تراکم و ظرفیت انرژی قابل توجهی بالاتر از آن سیستم های عتیقه است و مسائل ایمنی و فرایندهای مورد نیاز برای رفع آنها به فناوری های هسته ای پیشرفته تر منتقل شده است. مدیریت جریان های بالا که در EV های امروزی دخیل هستند به یک مسئله مهم ایمنی تبدیل شده است ، زیرا یک رویداد اتصال کوتاه سوman مدیریت می تواند به وضعیت خرابی فاجعه بار تبدیل شود.
ایمنی و عملکرد
همان تقاضا برای بهره وری و چگالی انرژی در مورد الکترونیک قدرت EV نیز وجود دارد که به سطح بسیار بالایی از ایمنی و عملکرد نیز نیاز دارد. تنها با داشتن هر دو سیستم پیشرفته باتری و الکترونیک مدیریت انرژی ، می توان نیازهای محدوده ، عملکرد و ایمنی را برطرف کرد. مهاجرت به سمت مواد پیشرفته مانند نیمه هادی های باند پهن در سیستم های قدرت یک شمشیر دو لبه است که هم عملکرد و هم نیاز به عملکرد ایمن را افزایش می دهد.
باتری های بهتر
تقاضا برای ذخیره سازی انرژی بهبود یافته تقریباً در هر بخش بازار به طور مداوم در حال افزایش است. از دستگاه هایی به اندازه پوشیدنی های پزشکی گرفته تا سیستم هایی به اندازه شبکه برق ، راه حل های امروزی به باتری های با چگالی بالا نیاز دارند.
این برنامه ها برای کارکرد ایمن و قابل اعتماد به روشهای مختلفی نیاز دارند ، زیرا سطح توان جایی برای خطا نمی گذارد. از اوج تراش شبکه و سایر روش های تغییر بار در شبکه برق ، تا الکترونیک شارژ سریع که EV های متصل به آن را تأمین می کنند ، اطمینان از حیاتی بودن ایمنی باتری ها (شکل 2).
2. برنامه های قدرت پیشرفته مانند شارژ سریع خودرو نیاز به کار ایمن ، مطمئن و اقتصادی دارند.
ذوب شدن برای ایمنی
برای اطمینان از ایمن بودن این سیستم های مدیریت قدرت با چگالی بالا در طول عمر یک وسیله نقلیه ، ادغام اجزای محافظتی با عملکرد بالا در طراحی آنها بسیار مهم است. به فیوزها یا دستگاه های مشابه ، اجزای محافظتی در برابر مدار می باشند که با قطع اتصال در شرایط بسیار خاص ، خودرو را از شرایط اتصال کوتاه محافظت می کند. بسیاری از این انواع بی شمار فیوزها جنبه اصلی دارند ، قطعه ای از هادی مهندسی شده.
این پیوند متناسب ، معمولاً فلزی ، برای قطع اتصال با ذوب شدن (یا بخار شدن) به صورت کنترل شده ، درجه بندی می شود. این امر معمولاً در شرایط دمای بالاتر ایجاد شده در اثر اتصال کوتاه اتفاق می افتد و با قطع کامل سیستم از منبع برق ، ایمنی سیستم را تضمین می کند. چند اشکال وجود دارد ، از جمله اینکه یک مدار تحت بار همیشه یک جریان منظم و روان را نشان نمی دهد.
به عنوان مثال ، در طراحی هایی که پالس های با قدرت بالا را تجربه می کنند ، تغییر جریان گسترده ای که منجر به استفاده از فیوز با ارزش بالاتر می شود تا از قطع شدن مزاحمت جلوگیری کند. مسئله این است که این محلول مدار را بیشتر در معرض گرم شدن بیش از حد و خرابی گرمایی قرار می دهد. علاوه بر این ، جنبه یکبار مصرف فیوزها منجر به استفاده بیشتر از وسایل ایمنی پیشرفته مانند قطع کننده های مدار شده است که قابلیت تنظیم مجدد را دارند و قطعات سوخته ندارند.
تماس با مخاطبین
کنتاکتورها وسایل حفاظت الکترومکانیکی هستند که اگرچه مشابه قطع کننده های مدار هستند ، اما تفاوت آنها در کوتاه بودن توقف نیست. در عوض ، آنها به عنوان دستگاههای سوئیچینگ با عملکرد بالا عمل می کنند که مستقیماً به بارهای جریان بالا متصل می شوند. كنترل كننده های برق با استفاده از یك كنترل خارجی ، وظایفی را برای تنظیم مجدد مدار انجام می دهند كه در آنها سطح جریان بالا وجود دارد. مشابه عملکرد رله ها ، کنتاکتورها همچنین ویژگی هایی را برای کنترل و سرکوب قوس های ایجاد شده هنگام تعویض ارائه می دهند.
کنتاکتورهای فشار قوی اطمینان و تداوم مدار را در ذخیره سازی انرژی وسایل نقلیه ترکیبی و الکتریکی ، شارژرهای باتری و سیستم های صنعتی با قدرت بالا ، اتصال سریع و ایمن برق و قطع برق هنگام مدیریت مسائل قوس و هجوم را تضمین می کنند. یک مثال در EV ها است ، جایی که کنتاکتورهای باز معمولاً اتصال بین بسته باتری و سیستم را مدیریت می کنند و در صورت عدم استفاده از اتومبیل به طور خودکار قطع می شوند.
محافظت از نسل بعدی
راه حلهای دیگری برای محافظت از مدار وجود دارد که می توانند مدار را سریعتر از فیوز باز کنند و در برابر قطع شدن مزاحم مقاومت بیشتری دارند. این ویژگی و سایر ویژگی های پیشرفته نسبت به فیوزهای حرارتی خطر کمتری در آسیب را تضمین می کنند. نمونه ای از این راه حل را می توان در فیوز Dissmann یافت که توسط GIGAVAC ، یک برند Sensata Technologies ساخته شده است (شکل 3).
3. Sensata Dissmann Fuse با هدف EVS ، یك دستگاه الكترومكانیكی با سرعت عمل بالا و تولید گرمای كم است.
دستگاه الکترومکانیکی مهر و موم شده و دارای عملکرد سریع ، تولید گرما کم است و با جریان دقیق جریان می یابد. این ویژگی ها شامل مقاومت بسیار کاهش یافته ، عدم پیری حرارتی و افزایش کارایی سیستم هستند. در هر دو نوع فعال غیر فعال و غیر فعال ، دستگاه ها از میدان مغناطیسی جریان جریان (نیروی لورنتس) برای تحریک دستگاه استفاده می کنند. شکل 4 نحوه عملکرد آن را نشان می دهد ، با خط آبی در نمودار آستانه تحریک نشان داده شده است.
4- این نمودار عملکرد محلولهای محافظت از مدار مانند فیوز دیسمن را نشان می دهد. خط آبی نشان دهنده آستانه تحریک است ، نشان می دهد دستگاه می تواند مدار را سریعتر از فیوز و نزدیک به شرایط کار مورد نظر باز کند.
این نمودار نشان می دهد دستگاه می تواند مدار را سریعتر و نزدیک به شرایط کار مورد نظر از یک فیوز باز کند. در دامنه مداوم درجه بندی از 200 تا 500 درجه سانتیگراد موجود است ، مسیر آستانه تحریک کننده آن نیز قابل تنظیم است. با تولید گرمای کم در هنگام کار ، از پیری حرارتی و یا از بین رفتن مزاحمت ناشی از چرخه های عملیاتی گرم و خنک مصون است ، که با گذشت زمان باعث شکنندگی هادی می شود.
فیوز Dissmann به عنوان اولین فیوز حرارتی صنعت ادعا می شود که در جریان دقیق جریان می یابد. برای کاهش چشمگیر مقاومت ، نصب زمان ، پیچیدگی و هزینه ، به افزایش کارایی سیستم کمک کرده است.
با افزایش عمر عملیاتی سیستم با اطمینان از یکپارچگی فیزیکی و عملیاتی اتصال ، فیوز بدون در نظر گرفتن درجه حرارت محیط دارای زمان روشن و سریع است. این مهم در خودروهای الکتریکی پرقدرت ، جایی که هرگونه افزودن به تأثیر حرارتی الکترونیک پیشرانه ، می تواند بر عملکرد سایر زیر سیستم های حساس به حرارت تأثیر بگذارد ، از اهمیت بیشتری برخوردار است.
عملکرد سریع همچنین عملکرد کنتاکتور را بهبود می بخشد. یک کنتاکتور می تواند در حین کار ، آسانسور کند و انرژی لازم برای تحریک فیوز را از بین ببرد و در عوض جریان را بر روی کنتاکتور بار کند. این می تواند از "دیدن" فیوز کوتاه جلوگیری کند و به طور بالقوه منجر به خرابی فاجعه بار شود. با بررسی وضعیتی با یک کنتاکتور 500-A و 500-A ، چنین پیکربندی برای حرکت یک یا دو ثانیه در 1000 آمپر طول می کشد ، در حالی که یک راه حل سریع برای مثال می توان در 1000 آمپر تنظیم کرد و در داخل 3 میلی ثانیه
در مورد فیوزهای حرارتی ، یک منطقه عملیاتی وجود دارد که ممکن است سطح فعلی کنتاکتور را تحت فشار قرار دهد و توانایی آن را برای قطع بار با جلوگیری از رسیدن آن به نقطه حرارتی برای ایجاد فیوز ، خنثی کند. این خطر با محصولاتی که مقاومت در تماس کمتری از 0.15 mΩ دارند ، برطرف می شود که منجر به اتلاف انرژی کمتر و افزایش کارایی سیستم می شود.
ملاحظات
دستگاه های محافظ دقیق و سریع در حال قطع امنیت سیستم مدارهای پرتوان هستند ، اما مزایای آنها فقط به باتری های پیشرفته محدود نمی شود. تعداد بیشماری از برنامه ها ، از جمله رباتیک صنعتی و سیستم های انرژی متناوب ، می توانند از کارآیی چنین راه حل ، ویژگی های حرارتی و سرعت عملیاتی بهره مند شوند. این دستگاه های الکترومکانیکی مهر و موم شده با سرعت عمل سریع ، برای برنامه هایی که پیری حرارتی یا قطع مزاحمت مشکل ساز هستند ، مناسب هستند.
راه حل های حفاظت از برق مانند Dissmann Fuse کمکی هماهنگ کننده و محافظت در شرایط اتصال کوتاه. سیستم های ذخیره سازی انرژی نسل بعدی به همان اندازه از اجزای ایمنی با کارایی بالا و راه حل های پیچیده محافظت از مدار استفاده می کنند که می تواند سطح محافظتی لازم را برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان فراهم کند.