Kenderaan elektrik (EV) memerlukan masa pengecasan DC yang lebih cepat untuk bersaing dengan enjin pembakaran dalaman tradisional, jadi sistem pengecasan EV bergerak pantas menuju penyelesaian kuasa output hingga 350-kW untuk mengurangkan masa pengecasan hingga kurang dari 20 minit. Dengan kekuatan seperti itu, voltan dan tahap semasa memimpin pereka ke cabaran kejuruteraan baru.
Dalam temu bual dengan Power Electronics News, Jinsong Dai, pengurus pemasaran global kanan yang memfokuskan pada elektrik di Sensata Technologies, menunjukkan bahawa cabaran utama pengecasan pantas DC adalah berkaitan dengan voltan dan tahap kuasa yang lebih tinggi. Penghijrahan ke voltan yang lebih tinggi dan tahap kuasa yang lebih tinggi menyebabkan beberapa masalah perlindungan elektrik.
"Banyak cabaran untuk aplikasi pengecasan pantas DC, mulai dari standard pengisian cepat hingga masalah infrastruktur pengisian hingga pengurusan kecekapan terma hingga melindungi sistem elektrik dari kesalahan," kata Dai. “Di Sensata, kami fokus pada perlindungan elektrik untuk sistem pengisian cepat DC. Untuk memendekkan masa pengecasan, banyak pengecas berkuasa tinggi berpindah dari 400 V ke 1,000 V dan dari 50 kW hingga 350 kW atau lebih tinggi. Ini membawa banyak cabaran pada komponen perlindungan elektrik dalam sistem pengecasan - peningkatan tahap voltan dan daya pengisian daya meningkat keupayaan dalam komponen voltan tinggi seperti kontaktor dan sekering. "
Dai menunjukkan bahawa kebimbangan yang paling jelas di sini ialah voltan yang lebih tinggi cenderung menghasilkan busur, yang memerlukan jarak pemisahan yang lebih besar sebelum dapat dipadamkan. "Ini memerlukan kontaktor dan sekering untuk menggunakan teknik untuk meningkatkan jarak pemisahan untuk memadamkan busur dengan cepat," katanya. "Jika tidak, busur yang tidak terganggu boleh menyebabkan alat penghubung atau sekering meletup dengan ganas. Masalah lain ialah penghubung dan fius berpasangan semasa keadaan arus lebihan. Semasa kontaktor mula pecah a litar, ia dapat mulai menghilangkan sebagian arus dalam dirinya, mencegah arus tidak tersedia untuk mengganggu fius dengan betul. Impak yang berpotensi boleh menjadi bencana keseluruhan sistem. Penyelesaian pemutusan Sensata, di mana kedua-dua kontaktor dan fius dipasangkan untuk bekerjasama, membantu mencegah risiko tersebut. "
Berhijrah ke voltan yang lebih tinggi
Walaupun tahap voltan dan arus yang lebih tinggi mengurangkan masa pengecasan, ia meningkatkan risiko keselamatan dan cabaran reka bentuk sistem. Kontaktor voltan tinggi memberikan kesinambungan litar yang selamat, sementara sekering diperlukan bersamaan untuk melindungi litar sekiranya berlaku litar pintas yang berbahaya.
Penyelesaian perlindungan litar Sensata (Sumber: Sensata Technologies)
Fius terma DC tradisional teknologi direka untuk situasi litar pintas, yang bermaksud bahawa sekiranya berlaku arus pendek dan tinggi, fius menggunakan peleburan sambungan untuk memutuskan litar. Dai menegaskan bahawa cabaran untuk fius terma DC tradisional adalah dalam situasi arus lebih apabila arus tidak cukup tinggi dan ia mengambil masa lebih lama untuk fius terma cair.
"Ini mewujudkan zon kelabu di mana tahap semasa dapat mengatasi kemampuan kontaktor untuk mengganggu beban tanpa mencapai titik terma agar sekering dapat dicetuskan," katanya. "Jangka masa ini sebelum sekering termal dapat diaktifkan sementara melebihi kemampuan putus kontaktor dihilangkan dengan GigaFuse. GigaFuse membantu merapatkan jurang antara apa yang boleh dilakukan oleh kontaktor [operasi biasa] dan ketika fius tersekat, membantu memberikan perlindungan arus lebihan dan litar pintas.
"Kontaktor dan sekering adalah komponen penting dalam pengecas pantas DC," tambah Dai. "Kontaktor memberikan kesinambungan litar yang selamat semasa pengisian biasa atau memisahkan arus lebih, sementara sekering melindungi sistem pengecasan semasa keadaan litar pintas dan arus lebih berbahaya. Kuncinya adalah mempunyai alat penghubung dan sekering yang dapat bekerja bersama-sama untuk memastikan perlindungan pengecas yang lancar semasa operasi biasa dan keadaan arus lebih. "
Kontaktor dan sekering
Tahap voltan yang lebih tinggi dan pengecasan kuasa yang lebih tinggi untuk kontaktor bererti produk perlu mempunyai keupayaan pecah yang meningkat, dan pelanggan meminta kontaktor yang diberi nilai hingga 1,000 V dan 500 A, kata Dai. Di samping itu, fungsi lain yang diperlukan adalah arah dua arah dari kontaktor yang membolehkan pengisian bateri EV dari grid dan sistem kenderaan ke grid (V2G) yang akan memungkinkan eksploitasi kecerdasan grid di pasaran pertukaran tenaga.
"Selain V2G, alokasi daya dinamis adalah tren teknologi yang menyesuaikan pengisian dengan permintaan sebenarnya dengan menggabungkan atau berbagi daya dari beberapa port pengisian," kata Dai. "Fungsi dua arah kontaktor membolehkan pengecas mengalokasikan daya secara dinamik dengan membiarkan aliran semasa ke hadapan atau ke belakang."
Teknologi kontaktor yang digunakan oleh Sensata Technologies tertutup rapat dan diisi dengan gas, sehingga memberikan kekuatan yang diperlukan untuk beralih dengan kekuatan yang diperlukan dalam ukuran yang agak kecil dibandingkan dengan kontaktor udara terbuka. Sensata meneruskan strateginya dalam teknologi beralih tertutup dengan pengenalan produk sekering voltan tinggi. GigaFuse adalah sekering elektromekanikal tertutup rapat yang dirancang untuk keperluan aplikasi sekering voltan tinggi dan kuasa tinggi. "Siri GiagFuse merangkumi produk fius dengan kombinasi pasif dan pasif / aktif; ini secara signifikan meningkatkan kecekapan sistem, menghilangkan penuaan termal, dan memberikan fleksibiliti reka bentuk untuk perlindungan elektrik, ”kata Dai.
Mekanisme pemicu elektromekanik Sensata's GigaFuse meningkatkan kecekapan sistem, menghilangkan penuaan terma, dan memberikan fleksibiliti reka bentuk untuk perlindungan elektrik. (Sumber: Sensata Technologies)
Untuk mengatasi cabaran teknikal aplikasi berkuasa tinggi yang muncul, Sensata menyediakan teknologi bersepadu baru untuk perlindungan elektrik. "Penyelesaian baru yang akan kami contohi untuk pelanggan menjelang pelancaran penuh adalah PyroTactor, penghubung pertama di dunia dengan fius pyro bersepadu," kata Dai. "GFC PyroTactor menggabungkan fungsi sekering HV dan kontaktor dalam satu peranti, sehingga menghilangkan kebutuhan untuk ukuran setiap komponen secara terpisah. Seri GFC adalah dua arah dan mampu menangani voltan sistem hingga 1,500 V, dan ciri-ciri termasuk pemicu pasif dan aktif. Reka bentuk baru ini secara signifikan mengurangkan kerumitan reka bentuk pemasangan kontaktor dan fius, menghilangkan penuaan termal, dan mengurangkan masa pemasangan, kerumitan, dan kos.
Artikel yang mula-mula diterbitkan pada penerbitan saudari Power Electronics News.