Vysokonapěťové stejnosměrné relé slouží jako poslední ochrana elektrické bezpečnosti u nových energetických vozidel. Je výhradně odpovědná za řízení elektrického spojení a odpojení mezi baterií a ovladačem motoru-za vytvoření spojení během provozu systému, zajištění izolace při vypnutí systému a přerušení okruhu v případě poruchy. Bez této kritické součásti nelze elektrické vozidlo nastartovat ani bezpečně zastavit. Přesto je to zdánlivě jednoduchý vnitřní prvek -EV Relay Armature-, který představuje hlavní faktor určující, zda se kontakty relé mohou spolehlivě zapojit a rozpojit v podmínkách vysokého napětí a vysokého proudu. Jeho materiálové složení, přesnost výroby a povrchová úprava přímo definují bezpečnostní hodnocení celé sestavy relé.
Nové energetické vozidlo je v průměru vybaveno pěti až osmi vysokonapěťovými stejnosměrnými relé, včetně hlavních relé, před{1}}nabíjecích relé, rychlých-nabíjecích relé a pomocných relé. Provozní logika kotvy relé EV je přímočará: když je cívka pod napětím, generuje magnetické pole, které přitahuje pohybující se železné jádro, čímž překonává napětí pružiny a uzavírá elektrické kontakty; naopak, když je napájení přerušeno, magnetické pole se rozptýlí a pružina vrátí jádro do jeho původní polohy, čímž otevře obvod. U vysokonapěťových platforem pracujících při 400 V nebo dokonce 800 V však musí být tato sekvence „zapojení{8}}a-uvolnění“ provedena během několika milisekund. Současně musí kotva odolat zatěžovacím proudům dosahujícím stovek ampér a také intenzivnímu elektrickému oblouku generovanému během podmínek přerušení obvodu,{11}}které kladou extrémně přísné požadavky na rychlost odezvy kotvy a magnetický výkon.
Výběr materiálu pro pohyblivou armaturu představuje primární technickou překážku. Kotva pro relé EV je obvykle lisována z čistých železných plechů; tato volba je řízena výjimečně vysokou magnetickou permeabilitou čistého železa a extrémně nízkou koercitivitou. Po nabuzení se zmagnetizuje a rychle se zapojí; naopak, po odpojení napájení se demagnetizuje a uvolňuje rychle, čímž se zabrání jakémukoli zpožděnému uvolnění způsobenému magnetickou hysterezí. Čisté železo se navíc může pochlubit intenzitou saturační magnetické indukce přesahující 2,1 Tesla, což mu umožňuje generovat dostatečnou elektromagnetickou přitažlivost-i při omezení ampér{5}}závitů- cívky k překonání opačné síly vyvíjené kontaktními pružinami. Pokud materiál obsahuje nadměrné množství uhlíku nebo nečistot, zhorší se jeho magnetické vlastnosti; to může vést k problémům, kdy relé selže plně sepnout nebo uvolnit čistě, což přímo vede ke svaření kontaktů nebo přilnutí.
Vysoká-odolnost není pouze otázkou elektrické izolace; je to zásadní výzva v návrhu magnetických obvodů. Strukturálně vyžaduje kotva pro elektromagnetická relé EV přesné ovládání vzduchové mezery mezi pohyblivou kotvou a stacionárním jádrem: pokud je mezera příliš úzká, stává se náchylnou k dielektrickému průrazu pod vysokým napětím; naopak, pokud je mezera příliš široká, magnetická reluktance se zvyšuje, což vyžaduje vyšší proud cívky pro dosažení záběru. Ve strojírenské praxi se obvykle používá vícestupňová izolační struktura, která zahrnuje aplikaci izolačního laku odolného proti vysokým -vysokým teplotám- na povrch jádra a vyplnění kontaktních mezer-zhášecím médiem. Tím je zajištěno, že nedochází k povrchovému tečení, když se kontakty oddělí pod provozním napětím 800V. Optimalizována je také geometrie pohyblivé kotvy; Struktury ve tvaru E nebo U{11} se používají k účinnému rozptýlení magnetického toku, čímž se zabrání kolísání přitažlivé síly způsobené lokalizovanou magnetickou saturací.
Odolnost vůči proudovým rázům představuje kritický rozdíl, který odlišuje vysokonapěťová{0} relé od jejich standardních protějšků. Hlavní výhoda měkkého magnetického železa používaného v armaturách EV relé spočívá v jeho kombinaci nízké koercitivity a vysoké magnetické permeability. V okamžiku uzavření obvodu generují kapacitní zátěže proudový ráz, který může být několikanásobkem velikosti jmenovitého proudu; tento přechodný ráz může způsobit roztavení a svaření kontaktů konvenčních relé. Na rozdíl od standardních materiálů se měkké magnetické železo nepřehřívá v důsledku hysterezních ztrát za podmínek okamžitého vysokého proudu. V kombinaci s optimalizovaným designem průřezu jádra- umožňuje tento materiál udržet hustotu magnetického toku pod bodem nasycení, což zajišťuje, že pohyblivá kotva zůstane bez magnetického přilepení-i když zatěžovací proud dosáhne desetinásobku své jmenovité hodnoty. Odolnost jádra armatury vysokonapěťového relé proti nárazu není v zásadě o „odolnosti hrubou silou“, ale spíše o zajištění toho, aby magnetický tok měl jasnou cestu,{10}}která nezůstane ani nasycená, ani stagnující-v okamžiku nárazu. Tato schopnost zcela závisí na synergické souhře mezi křivkou B-H materiálu a konstrukčním návrhem.
Potlačení oblouku a spínací schopnosti v konečném důsledku závisí na kontaktním systému; v důsledku toho je spolehlivost kontaktního systému určena výrobní přesností kovových součástí kotvy relé EV. Rovinnost jádra kotvy musí být kontrolována v rozmezí 0,02 mm a drsnost jeho povrchu (Ra) nesmí přesáhnout 0,8 μm; i sebemenší deformace může vést k nesouososti kontaktů, což způsobí, že se oblouk během přepínání nakloní na jednu stranu a vede k erozi kontaktu. Vůle v razidle je obvykle nastavena na 3 % až 5 % tloušťky materiálu; po procesu vysekávání musí být díly zbaveny otřepů a vyžíhány, aby se uvolnilo vnitřní pnutí, čímž se zabrání postupné deformaci při následné montáži. Tolerance polohy pro montážní otvory je přísně kontrolována v rozmezí ±0,1 mm; nedodržení této tolerance může mít po sestavení za následek naklonění jádra kotvy, což vede k nerovnoměrnému kontaktnímu tlaku a místnímu přehřátí-, které nakonec způsobí selhání zařízení.
Povrchová úprava slouží jako poslední záruka dlouhodobé{0}}spolehlivosti jádra armatury. Kotevní desky v relé EV jsou obvykle vyrobeny z čistého železa, jehož primární slabinou je jeho náchylnost k oxidaci. Protože rez působí jako elektrický izolátor, jeho přítomnost zvyšuje magnetickou vzduchovou mezeru v obvodu a snižuje magnetickou přitažlivou sílu. V technické praxi jsou součásti obvykle pokovovány niklem nebo zinkem; tloušťka pokovení je řízena v rozsahu 3 až 8 μm-konkrétně, větší nebo rovna 5 μm pro standardní provozní prostředí a větší nebo rovna 8 μm pro korozivní prostředí. Kromě ochrany proti korozi slouží pokovení také ke snížení přechodového odporu, protože oxidy niklu a zinku vykazují výrazně vyšší elektrickou vodivost než oxidy železa. Při zkouškách koroze v solné mlze by správně aplikovaná pokovovací vrstva měla vydržet expozici po dobu více než 1000 hodin, aniž by vykazovala známky „červené rzi“. Selhání v jádru kotvy vysokonapěťového relé zřídka vzniká během jeho prvního aktivačního cyklu; místo toho obvykle začíná korozí iniciovanou v mikroskopických dírkách v pokovovací vrstvě, což vede k postupnému nárůstu magnetické reluktance a ročnímu-mezi{16}}poklesu magnetické přitažlivosti-procesu zhoršování, který často zůstává nezjištěný, dokud se nezdaří následná operace předběžného nabití.
Pět základních funkcí vysokonapěťových stejnosměrných relé-vysoko{2}}napěťové odolnosti, zátěže, odolnosti proti otřesům, potlačení oblouku a vypínací schopnosti- se v konečném důsledku soustředí na jedinou součást: armaturu. Složení materiálu určuje magnetické vlastnosti; přesnost určuje vyrovnání kontaktů; a povrchové pokovení zajišťuje dlouhodobou{5}}spolehlivost-každý je nepostradatelný. V reakci na požadavky 800V platforem a trend směřující k ultra-rychlému nabíjení se výběr materiálů a výrobních procesů posouvá od přístupu založeného na zkušenostech{10}} k přístupu založenému na simulaci; Analýza konečných prvků magnetického obvodu a kompenzace zpětného odpružení lisováním se nyní staly standardní praxí při navrhování.
Často kladené otázky
1. Jaký materiál je použit pro měkkou magnetickou armaturu pro EV Relay?
Armatury relé EV jsou obvykle vyráběny z vysoce čistého železa nebo měkkého magnetického železa, protože mají vysokou magnetickou permeabilitu a nízkou koercitivitu.
2. Proč je u armatury z čistého železa pro EV Relay preferováno čisté železo?
Čisté železo poskytuje rychlou magnetizaci a demagnetizaci a zajišťuje spolehlivý spínací výkon ve vysokonapěťových stejnosměrných relé.
3. Jaké pokovení je použito na pohyblivé armaturní desce pro EV Relay?
Niklování a zinkování se běžně používají ke zlepšení odolnosti proti korozi a dlouhodobému{0}}magnetickému výkonu.
kontaktujte nás
Pokud aktuálně vybíráteArmatura pro elektromagnetické EV reléprojekt v rámci sektoru nových energetických vozidel, nebo pokud hodnotíte odolnost vůči nárazům stávajícího řešení, zveme vás, abyste nás kontaktovali a získali specifikace produktu a podrobné návrhy spolupráce přizpůsobené vašemu konkrétnímu scénáři aplikace.
