Vysokonapäťový stýkač pre elektrické vozidlá je plne utesnený elektromagnetický spínač, ktorý sa používa na ovládanie zapínania a vypínania hlavného obvodu. Jeho hlavnou funkciou je spoľahlivé pripojenie alebo odpojenie stoviek voltov jednosmerného vysokého napätia počas nabíjania, jazdy a núdzových podmienok, čím sa zabezpečí bezpečná prevádzka elektrického systému vozidla.
V architektúre vysokonapäťovej distribúcie energie elektrických vozidiel preberá stýkač kritickú úlohu spojenia medzi batériou a záťažou, ako je motor a nabíjačka. Aby sa vyrovnali s požiadavkami vysokého napätia, vysokého prúdu a drsného prostredia, moderné vysokonapäťové stýkače majú vo všeobecnosti úplne utesnenú štruktúru, ktorá je vnútorne naplnená inertným plynom (ako je dusík alebo zmes SF₆), aby sa potláčalo iskrenie a zabránilo sa oxidácii. V súčasnosti sú hlavné tesniace riešenia rozdelené do dvoch kategórií: zapuzdrenie živicou a keramické zapuzdrenie. Spomedzi nich dominuje metalizovaná keramika v špičkových{5}}modeloch vďaka svojej vynikajúcej odolnosti voči vysokým-teplotám, dlhodobej-vzduchotesnosti a vynikajúcemu izolačnému výkonu.
Základný pracovný princíp stykača je založený na elektromagnetickom príťažlivom mechanizme: keď je cievka pod napätím, železné jadro je magnetizované a priťahuje kotvu, čím prekonáva silu vratnej pružiny, aby sa uzavreli pohyblivé a stacionárne kontakty; keď je vypnutá, pružina odtlačí kontakty od seba a preruší hlavný obvod. Aj keď sa princíp zdá jednoduchý, jednosmerný oblúk generovaný prerušením kontaktu pod stovkami ampérov prúdu je extrémne deštruktívny, čo kladie extrémne vysoké nároky na materiál dutiny a spoľahlivosť tesnenia. Technológia tesnenia Ceramic to Metal dosahuje metalizovanú vrstvu na povrchu keramiky z oxidu hlinitého, ktorá je následne privarená ku kovovému koncovému uzáveru, čím sa vytvorí vysoko spoľahlivá tesniaca štruktúra, ktorá odolá tepelným cyklom a mechanickým vibráciám.
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 nízke dielektrické straty, ktoré účinne izolujú vysokonapäťové kontakty od vonkajšieho krytu. Prechodová vrstva z molybdénového-mangánu alebo volfrámu{4}}mangánovej zliatiny vytvorená pokovovaním keramiky z oxidu hlinitého zaisťuje silnú väzbu medzi keramikou a kovom, čím zabraňuje praskaniu alebo presakovaniu v dôsledku rozdielov v koeficientoch tepelnej rozťažnosti.
Rovnako zásadný je návrh obvodu pohonu. Keďže stýkač potrebuje dosiahnuť spoľahlivé odpojenie na milisekundovej{1}}úrovni v scenároch, ako je prerušenie nabíjania a núdzové zastavenie v dôsledku kolízií, jeho systém pohonu musí disponovať viacerými redundanciami a schopnosťami rýchlej reakcie. Typická architektúra pohonu zahŕňa logickú riadiacu jednotku, prepínač na vysokej-strane (HSD) a prepínač na nízkej-strane (LSD). Nízky-prepínač sa používa nielen na normálne vypnutie{7}}, ale tiež urýchľuje uvoľňovanie energie cievky počas odpájania záťaže, čím zvyšuje rýchlosť oddeľovania kontaktov a skracuje trvanie oblúka.
Ako indukčná záťaž má cievka veľkú indukčnosť a vysoký štartovací prúd (zvyčajne niekoľko ampérov), ktorý v momente vypnutia generuje spätnú elektromotorickú silu v stovkách voltov-. Bez účinnej ochrany upnutia by to mohlo poškodiť čip pohonu alebo spôsobiť poruchy. Preto sa na rozptyl energie bežne používajú voľnobežné diódy, TVS diódy alebo RC odľahčovacie siete. V tomto bode stabilita keramických komponentov z presného metalizovaného oxidu hlinitého priamo ovplyvňuje odolnosť mikropórov celého modulu pohonu- v keramickom kryte alebo nerovnomerné pokovovanie môže spôsobiť parazitnú kapacitu alebo únikové cesty, ktoré rušia riadiace signály.
Okrem toho nemožno ignorovať návrh elektromagnetickej kompatibility (EMC) napájacieho zdroja a riadiacich signálov. Vodivé rušenie sa môže pripojiť k vývodom cievky cez elektrické vedenie, čo spôsobí chvenie stýkača a vo vážnych prípadoch zlyhanie spájkovania kontaktov. Preto musí byť na vstupe nakonfigurovaný filtračný obvod a oblasti s vysokým-a nízkym{3}}napätím musia byť v usporiadaní dosky plošných spojov primerane izolované. Samotný metalizovaný keramický kryt pre výkonové polovodiče môže slúžiť aj ako tieniaca konštrukcia, ktorá znižuje vplyv vnútorného elektromagnetického žiarenia na vonkajšie riadiace obvody.
Vo fáze inžinierskeho overovania sú okrem teoretických výpočtov rozhodujúcim prostriedkom hodnotenia robustnosti pohonu aj praktické merania. Monitorovaním prúdových kriviek cievky, prechodných javov kontaktného napätia a zmien teploty možno určiť účinnosť ochranného obvodu a to, či čas vtiahnutia/uvoľnenia spĺňa požiadavky na funkčnú bezpečnosť (ako je úroveň ISO 26262 ASIL). Najmä v pravidelnom diagnostickom režime potrebujú stýkače časté testy „mikro-pohybu“, aby sa potvrdil ich mechanický stav, čo predstavuje ďalšie výzvy pre únavovú životnosť hliníkovej metalizovanej keramiky na lepenie.
V budúcnosti, s rozšíreným prijatím 800V vysokonapäťových platforiem-, budú stýkače čeliť vyšším požiadavkám na izoláciu a vyššej rýchlosti vypínania. To bude ďalej poháňať vývoj technológie presného obrábania keramických dielov z oxidu hlinitého s cieľom dosiahnuť tenšie-stenové, presnejšie{4}}keramické kryty pri zachovaní konzistencie a spoľahlivosti metalizovaných keramických izolačných rúrok na metalizáciu keramických dielov.
Ak vyvíjate vysokonapäťový{0}}systém distribúcie energie pre elektrické vozidlá alebo máte špecifické potreby výberu, prispôsobenia hnacieho obvodu a analýzy porúchMetalizovaná keramika z oxidu hlinitéhopre elektrické komponenty nás neváhajte kontaktovať. Poskytneme profesionálnu technickú podporu a prispôsobené riešenia.
kontaktujte nás
