Visok{0}}napetostni kontaktor za električna vozila je popolnoma zaprto elektromagnetno stikalo, ki se uporablja za krmiljenje vklopa/izklopa glavnega tokokroga. Njegova glavna funkcija je zanesljivo priključiti ali odklopiti stotine voltov enosmerne visoke napetosti med polnjenjem, vožnjo in izrednimi razmerami, kar zagotavlja varno delovanje električnega sistema vozila.
V-arhitekturi visokonapetostne distribucije električne energije električnih vozil kontaktor prevzame ključno nalogo povezovanja med baterijskim paketom in bremeni, kot sta motor in polnilnik. Za obvladovanje zahtev visoke napetosti, visokega toka in težkih okolij imajo sodobni visoko{2}}napetostni kontaktorji na splošno popolnoma zaprto strukturo, ki je znotraj napolnjena z inertnim plinom (kot je dušik ali mešanica SF₆), da zaduši iskrenje in prepreči oksidacijo. Trenutno so glavne rešitve za tesnjenje razdeljene v dve kategoriji: inkapsulacija s smolo in inkapsulacija s keramiko. Med njimi prevladuje metalizirana keramika v vrhunskih-modelih zaradi odlične visoke-temperaturne odpornosti, dolgotrajne-zračne tesnosti in vrhunske izolacijske učinkovitosti.
Osnovno načelo delovanja kontaktorja temelji na elektromagnetnem privlačnem mehanizmu: ko je tuljava pod napetostjo, se železno jedro magnetizira in pritegne armaturo ter premaga silo povratne vzmeti, da zapre gibljive in mirujoče kontakte; ko je-izklopljen, vzmet potisne kontakte narazen in prekine glavno vezje. Čeprav se načelo zdi preprosto, je enosmerni oblok, ki nastane zaradi prekinitve kontakta pod stotinami amperov toka, izjemno uničujoč, zato postavlja izjemno visoke zahteve glede materiala votline in zanesljivosti tesnjenja. Tehnologija tesnjenja keramike na kovino doseže metalizirajočo plast na površini keramike iz aluminijevega oksida, ki je nato privarjena na kovinsko končno kapico, kar tvori zelo zanesljivo tesnilno strukturo, ki lahko prenese termično kroženje in mehanske vibracije.
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) in nizko dielektrično izgubo, ki učinkovito izolira visoko{1}}napetostne kontakte od zunanjega ohišja. Prehodna plast iz molibden-mangana ali volfram-manganove zlitine, oblikovana z metalizacijo keramike iz aluminijevega oksida, zagotavlja močno vez med keramiko in kovino ter preprečuje razpoke ali puščanje zaradi razlik v koeficientih toplotnega raztezanja.
Enako pomembna je zasnova pogonskega vezja. Ker mora kontaktor v scenarijih, kot sta prekinitev polnjenja in zaustavitev v sili zaradi kolizij, doseči zanesljivo odklop-na ravni milisekunde, mora imeti njegov pogonski sistem več redundanc in zmožnost hitrega odziva. Tipična pogonska arhitektura vključuje logično krmilno enoto, visoko -stransko stikalo (HSD) in nizko-stransko stikalo (LSD). Nizko{6}}stransko stikalo se ne uporablja le za običajni izklop-izklopa, ampak tudi pospeši sproščanje energije tuljave med odklopom obremenitve, s čimer poveča hitrost ločevanja kontaktov in zmanjša trajanje obloka.
Kot induktivno breme ima tuljava veliko induktivnost in velik začetni tok (običajno več amperov), kar v trenutku izklopa ustvari več sto voltov povratne elektromotorne sile. Brez učinkovite zaščite pred vpenjanjem lahko to poškoduje pogonski čip ali povzroči okvare. Zato se za disipacijo energije običajno uporabljajo diode s prostim tekom, diode TVS ali dušilna omrežja RC. Na tej točki stabilnost natančnih keramičnih komponent iz metaliziranega aluminijevega oksida neposredno vpliva na odpornost celotnega pogonskega modula-mikropore v keramičnem ohišju ali neenakomerna metalizacija lahko povzroči parazitsko kapacitivnost ali poti uhajanja, kar moti krmilne signale.
Poleg tega ni mogoče prezreti zasnove elektromagnetne združljivosti (EMC) napajalnika in krmilnih signalov. Prevedene motnje se lahko povežejo s sponkami tuljave prek napajalnih vodov, kar povzroči tresenje vklopa kontaktorja in v hujših primerih okvaro spajkanja kontaktov. Zato je treba na vhodu konfigurirati filtrsko vezje, visoko{2}}napetostna in nizko{3}}napetostna področja pa morajo biti ustrezno izolirana v postavitvi tiskanega vezja. Samo metalizirano keramično ohišje za močnostne polprevodnike lahko služi tudi kot zaščitna struktura, ki zmanjšuje vpliv notranjega elektromagnetnega sevanja na zunanja krmilna vezja.
V fazi inženirske verifikacije so poleg teoretičnih izračunov praktične meritve ključno sredstvo za ocenjevanje robustnosti pogona. S spremljanjem valovnih oblik toka tuljave, prehodov kontaktne napetosti in temperaturnih sprememb je mogoče ugotoviti učinkovitost zaščitnega vezja in ali čas vleke-in/sprostitve izpolnjuje funkcionalne varnostne zahteve (kot je raven ISO 26262 ASIL). Zlasti v periodičnem diagnostičnem načinu potrebujejo kontaktorji pogoste teste "mikro-gibanja", da se potrdi njihovo mehansko stanje, kar predstavlja dodatne izzive za življenjsko dobo metalizirane keramike iz aluminijevega oksida za lepljenje.
V prihodnosti se bodo kontaktorji s široko uveljavitvijo visokonapetostnih platform 800 V- soočali z višjimi zahtevami glede izolacije in hitrejšimi preklopnimi hitrostmi. To bo dodatno spodbudilo razvoj tehnologije natančne strojne obdelave keramičnih delov iz aluminijevega oksida, da bi dosegli tanjše-stene, bolj-natančna keramična ohišja, hkrati pa ohranili doslednost in zanesljivost metaliziranih keramičnih izolacijskih cevi, ki metalizirajo keramične dele.
Če razvijate-visokonapetostni sistem za distribucijo električne energije za električna vozila ali imate posebne potrebe po izbiri, ujemanju pogonskih tokokrogov in analizi napakMetalizirana aluminijeva keramikaza električne komponente, vas prosimo, da nas kontaktirate. Zagotovili bomo strokovno tehnično podporo in prilagojene rešitve.
kontaktirajte nas
