O fusível é um componente importante na distribuição de alta tensão de veículos de energia nova, que desempenha um papel importante no isolamento e eliminação da falha de curto-circuito do circuito de alta tensão de veículos elétricos. Este artigo analisa as características básicas e o conceito de design de fusíveis de alta tensão utilizados em veículos, de modo a ampliar as ideias para fabricantes de automóveis, baterias e fabricantes de controles elétricos na seleção de fusíveis EV apropriados.
Nos novos veículos energéticos, incluindo elétricos puros e híbridos, os elementos de proteção do circuito, ou fusíveis, são mais importantes do que nunca. A aplicação cruzada de fusíveis de baixa-tensão e sistemas elétricos de regulação de veículos apresenta requisitos mais desafiadores para fusíveis.
As características dos fusíveis de potência eletrônicos tradicionais são cobertas pelo padrão norte-americano da série UL248 ou pela série IEC60127/60269, e não há requisitos para a confiabilidade dos fusíveis. Os fusíveis automotivos tradicionais, definidos pela norma da série ISO8820, definem os requisitos de correspondência e confiabilidade dos chicotes elétricos automotivos, mas sua tensão nominal cobre apenas 32 VCC e abaixo (a nova ISO8820-7/8 define fusíveis para células de combustível e veículos híbridos, também apenas até 450 VCC e IR2000A).
Atualmente, a tensão de funcionamento dos automóveis de passageiros é geralmente superior a 370V, e os ônibus são superiores a 576V, o que é muito superior aos 12V/24V dos componentes elétricos automotivos tradicionais. Uma tensão de plataforma de trabalho tão alta exige que os fusíveis EV/HEV tenham a alta capacidade de interrupção dos fusíveis de baixa-tensão e a alta confiabilidade dos fusíveis de automóveis. O artigo a seguir analisará o fusível utilizado em veículos de novas energias e explorará seu conceito de design e tendência de desenvolvimento técnico.
Parâmetros principais do fusível
Em comparação com outros elementos de proteção de circuito, como PTC (composição química complexa), disjuntor (partes móveis complexas), etc., os fusíveis podem ser considerados componentes bastante simples: para fusíveis de baixa-tensão, apenas o fundido (a parte central do fusível), o corpo do tubo isolante, os terminais de alimentação e a areia de quartzo para extinção de arco. Devido à sua estrutura simples, o fusível pode atingir alta confiabilidade e baixo custo.
É claro que mesmo componentes simples têm suas próprias dificuldades e desafios de projeto. Os principais parâmetros do fusível EV são brevemente descritos a seguir:
1: Tensão nominal
A tensão da plataforma de trabalho dos veículos elétricos de nova energia é alta. A tensão de trabalho dos automóveis de passageiros é geralmente superior a 370V, e o ônibus será superior a 576V. A tensão nominal dos fusíveis correspondentes deve ser 500 V e 700 V, respectivamente.
Ao mesmo tempo, as características da fonte de alimentação da bateria, a corrente DIRETA de alta tensão de saída é completamente diferente da energia CA da distribuição industrial anterior, a capacidade de extinção de arco CC do fusível é alta, deve evitar o erro de escolher o derretimento rápido CA industrial tradicional.
2.: Capacidade de quebra
O padrão de fusível de-baixa tensão (GB13539.5.3.1) menciona que a corrente de curto-circuito típica é 10 vezes a corrente nominal do fusível e a corrente acima, e a corrente de sobrecarga abaixo de 10 vezes. Em muitos casos, os clientes prestam muita atenção ao índice de capacidade máxima de interrupção do fusível (I1), mas ignoram os tempos baixos de interrupção (I2a e I5). Mas, na prática, muitas vezes é o fracasso da separação-baixa das dobras. Especialmente sob tensão CC, porque a corrente/tensão não é superior a zero, a capacidade de extinção de arco do fusível é muito alta. Mesmo fusíveis do tipo-ar são usados principalmente para proteção contra-curto-circuito, mas na aplicação prática, devido à incerteza da capacidade da bateria, SOC e status do ponto de-curto-circuito, a corrente de-curto-circuito real pode cobrir 1500A-10000A ou até mais.
3: Capacidade anti-sobretensão
Para o fabricante da bateria, para fundir a capacidade anti-surto sem muita atenção, mas para o fabricante de oems ou pdus, o que é crítico, especialmente o ramo do compressor de ar condicionado ou peças do motor auxiliar, esta parte geralmente leva à perda de função dos módulos relacionados à ação acidental do fusível. Essa falha não resulta em queda significativa de energia, mas pode degradar significativamente a experiência do cliente.
Para PTC/compressor de ar condicionado/direção hidráulica e outros módulos auxiliares (máquinas auxiliares), devido ao projeto complexo do circuito, é inevitável que haja corrente transitória causada pela inicialização/ligação-desligada, etc. Neste momento, esperamos que o fusível possa suportar o surto sem interromper o módulo do sistema devido à ação antecipada.
Atualmente, os fabricantes de controle eletrônico/PDU escolhem principalmente a fusão rápida do tipo aR. Para resistir à corrente de surto, muitas vezes são selecionados fusíveis com corrente nominal mais alta, o que sacrifica a capacidade de proteção de baixa sobrecarga.
A tabela abaixo é a comparação do tempo de-arco anterior da mesma tensão/corrente entre o BO TOMahawk eletrônico e a marca B (observação: quanto maior o tempo de-arco anterior, maior o-arco anterior I2T, mais forte será a capacidade anti-sobretensão)
4: Requisitos de confiabilidade
Beneficiando-se do desenvolvimento do HEV há 20 anos, a JASO emitiu o padrão FUSE D622 para HEV, que especifica os requisitos de confiabilidade que o fusível deve atender.
Embora os fusíveis puramente elétricos não possam copiar completamente este padrão (como resistência ao óleo lubrificante e requisitos de tensão e capacidade de interrupção relativamente baixos), a confiabilidade pode estar totalmente de acordo com este padrão maduro:
Além dos vários indicadores-chave acima, não é o ponto visível na superfície de alguns fatores, como o material do tubo é fibra de vidro + resina ou materiais compósitos cerâmicos, um corpo de tubo único ou dois corpos de tubo em paralelo, ou por que a superfície do revestimento das peças metálicas, até mesmo o fusível dentro da areia de quartzo está curando, não são os clientes que devem prestar atenção aos fatores-chave. A chave é se o fabricante do fusível pode garantir que o produto atenda às características elétricas básicas (como capacidade de interrupção CC de baixa e alta potência) e requisitos de confiabilidade.