Vysokonapěťový stykač pro elektrická vozidla je plně utěsněný elektromagnetický spínač používaný k ovládání zapínání a vypínání hlavního obvodu. Jeho hlavní funkcí je spolehlivé připojení nebo odpojení stovek voltů stejnosměrného vysokého napětí během nabíjení, jízdy a nouzových podmínek, což zajišťuje bezpečný provoz elektrického systému vozidla.
Ve vysokonapěťové architektuře distribuce elektrické energie elektrických vozidel přebírá stykač kritický úkol propojení mezi baterií a zátěží, jako je motor a nabíječka. Aby se vyrovnaly s požadavky vysokého napětí, vysokého proudu a drsných prostředí, moderní vysokonapěťové stykače obecně používají plně utěsněnou strukturu, která je vnitřně naplněna inertním plynem (jako je dusík nebo směs SF₆), aby se potlačilo jiskření a zabránilo se oxidaci. V současné době jsou hlavní těsnicí řešení rozdělena do dvou kategorií: zapouzdření pryskyřicí a keramické zapouzdření. Mezi nimi dominuje metalizovaná keramika ve špičkových-modelech díky své vynikající odolnosti vůči vysokým-teplotám, dlouhodobé-těsnosti a vynikající izolační schopnosti.
Základní pracovní princip stykače je založen na elektromagnetickém přitahovacím mechanismu: když je cívka pod napětím, železné jádro je zmagnetizováno a přitahuje kotvu, překonává sílu vratné pružiny, aby se uzavřely pohyblivé a stacionární kontakty; když je de{0}}odpojeno, pružina odtlačí kontakty od sebe a přeruší hlavní obvod. Ačkoli se princip zdá jednoduchý, stejnosměrný oblouk generovaný přerušením kontaktu pod stovkami ampér proudu je extrémně destruktivní, což klade extrémně vysoké požadavky na materiál dutiny a spolehlivost těsnění. Technologie těsnění Ceramic to Metal dosahuje metalizační vrstvy na povrchu keramiky z oxidu hlinitého, která je následně přivařena ke kovové koncovce a tvoří vysoce spolehlivou těsnící strukturu, která odolá tepelným cyklům a mechanickým vibracím.
From a materials perspective, High Purity Alumina Precision Advanced Ceramic Metallization Parts are key to achieving high-performance contactors. High-purity (over 95%) alumina ceramic possesses high dielectric strength (>15 kV/mm) a nízkou dielektrickou ztrátou, účinně izolující vysokonapěťové kontakty od vnějšího pouzdra. Přechodová vrstva z molybden-manganu nebo wolframu-manganové slitiny vytvořená metalizací keramiky z oxidu hlinitého zajišťuje silnou vazbu mezi keramikou a kovem a zabraňuje praskání nebo prosakování v důsledku rozdílů v koeficientech tepelné roztažnosti.
Stejně zásadní je i návrh obvodu pohonu. Vzhledem k tomu, že stykač potřebuje dosáhnout spolehlivého odpojení na úrovni milisekund{1}} ve scénářích, jako je přerušení nabíjení a nouzové zastavení kvůli kolizi, jeho hnací systém musí mít vícenásobné redundance a schopnosti rychlé reakce. Typická architektura pohonu zahrnuje logickou řídicí jednotku, spínač horní-strany (HSD) a spínač-nízké strany (LSD). Nízký-spínač se nepoužívá pouze pro normální vypínání-, ale také urychluje uvolňování energie cívky při odpojování zátěže, čímž zvyšuje rychlost oddělování kontaktů a zkracuje dobu trvání oblouku.
Jako indukční zátěž má cívka velkou indukčnost a vysoký startovací proud (obvykle několik ampérů), který v okamžiku vypnutí generuje stovky voltů zpětné elektromotorické síly-. Bez účinné ochrany upnutí by to mohlo poškodit hnací čip nebo způsobit poruchy. Proto se pro rozptyl energie běžně používají diody s volnoběhem, diody TVS nebo RC odlehčovací sítě. V tomto okamžiku stabilita keramických komponentů z Precision Metallized Alumina přímo ovlivňuje imunitu-mikropórů celého měniče v keramickém pouzdře nebo nerovnoměrná metalizace může způsobit parazitní kapacitní odpor nebo únikové cesty, které ruší řídicí signály.
Kromě toho nelze ignorovat návrh elektromagnetické kompatibility (EMC) napájecího zdroje a řídicích signálů. Vedené rušení se může spojit se svorkami cívky přes silové vedení, což způsobí chvění sepnutí stykače a ve vážných případech selhání pájení kontaktů. Proto musí být na vstupu nakonfigurován filtrační obvod a oblasti vysokého -a nízkého{3}} napětí musí být v rozvržení desky plošných spojů adekvátně izolovány. Samotné metalizované keramické pouzdro pro výkonové polovodiče může také sloužit jako stínící konstrukce, snižující dopad vnitřního elektromagnetického záření na vnější řídicí obvody.
Ve fázi inženýrského ověřování jsou vedle teoretických výpočtů zásadním prostředkem hodnocení robustnosti pohonu praktická měření. Sledováním průběhů proudu cívky, přechodových jevů kontaktního napětí a teplotních změn lze určit účinnost ochranného obvodu a to, zda doba vtažení/uvolnění splňuje požadavky na funkční bezpečnost (jako je úroveň ISO 26262 ASIL). Zejména v periodickém diagnostickém režimu potřebují stykače časté testy „mikro-pohybu“, aby se potvrdil jejich mechanický stav, což představuje další problémy s únavovou životností hliníkové metalizované keramiky pro lepení.
V budoucnu, s rozšířeným přijetím 800V vysokonapěťových platforem-, budou stykače čelit vyšším požadavkům na izolaci a rychlejším vypínacím rychlostem. To bude dále pohánět vývoj technologie přesného obrábění keramických dílů z oxidu hlinitého s cílem dosáhnout tenčích -stěnných a přesnějších{4}} keramických pouzder při zachování konzistence a spolehlivosti metalizovaných keramických izolačních trubek metalizujících keramické díly.
Pokud vyvíjíte vysokonapěťový{0}}systém distribuce elektrické energie pro elektrická vozidla nebo máte specifické potřeby pro výběr, přizpůsobení hnacího obvodu a analýzu poruchKeramika z metalizovaného oxidu hlinitéhopro elektrické komponenty nás neváhejte kontaktovat. Poskytneme profesionální technickou podporu a přizpůsobená řešení.
kontaktujte nás
