Выбор высокого

Рэйчел Пасини | 22 июня 2023 г.

Джефф Шварц | Менеджер по развитию бизнеса • Littelfuse

Успех на мировом рынке электромобилей зависит от скорости выхода на рынок. Однако также важно уделять первоочередное внимание качеству и функциональности, которые позволяют создать высокопроизводительную конструкцию, удовлетворяющую потребности клиентов. Понимание того, как выбрать высоковольтные реле постоянного тока, может помочь обеспечить безопасность и эффективность конструкции внедорожных транспортных средств.

Применение внедорожных электромобилей требует знаний о высоковольтных реле постоянного тока, чтобы предотвратить риски для безопасности и повреждение оборудования. Изображение предоставлено Littelfuse.

При электрификации транспортных средств инженеры могут столкнуться с приложениями, в которых напряжение постоянного тока выше, чем они привыкли видеть. При более высоких напряжениях (от 48 до 1800 В) правильно выбранный контактор может стать решающим фактором между катастрофическим отказом и успехом. Правильная конструкция системы снизит риск срабатывания реле, возникновения пожара и отключения критически важной функции.

Инженеры должны понимать технологию реле, ключевые характеристики и особые проблемы приложений постоянного тока высокого напряжения. При выборе высоковольтных реле для электромобилей инженеры должны учитывать левитацию, скоординированную защиту цепей, схемы включения/выключения, поляризацию и отказ от бистабильных реле.

До недавнего времени большинству конструкторов транспортных средств не приходилось планировать явление левитации, поскольку оно редко встречается в системах переменного тока и при типичном напряжении автомобиля. Однако в электромобилях и электрифицированных транспортных системах необходимость переключения более высоких уровней мощности постоянного тока увеличивает риск левитации контакторов. Левитация может возникнуть в условиях перегрузки по току, когда магнитное поле, создаваемое током, настолько сильное, что отталкивает подвижный контакт от неподвижного контакта, создавая искрение и вибрацию. Это может привести к повреждению реле вплоть до катастрофического отказа.

Это небезопасное событие является следствием превышения тока, указанного в технических характеристиках реле. Инженерам необходимо знать уровень тока, который может вызвать левитацию, и убедиться, что цепь разомкнется до того, как ток достигнет этой точки. Инженеры также должны предусмотреть защиту восходящей цепи, которая будет срабатывать достаточно быстро, чтобы предотвратить левитацию в реле.

Вместо стандартного предохранителя, который представляет собой тепловое устройство, срабатывание которого требует времени, пиротехнический модуль безопасности (PSM) обеспечивает высокую скорость и может быть лучшим вариантом. Из-за более высокой стоимости PSM обычно ограничиваются защитой от отключения основного аккумулятора.

Защита цепи, согласованная с реле, обеспечивает баланс между нежелательным срабатыванием реле и чрезмерным искрением контактов. В некоторых высоковольтных приложениях типичная разница в 4–5 мс может оказаться недостаточно быстрой. Инженеры должны получить соответствующие данные от своих поставщиков, чтобы согласовать защиту цепи с реле.

Кроме того, необходимо проверить комбинацию реле и предохранителя, чтобы убедиться в надежной защите без нежелательных срабатываний.

Чем выше напряжение, тем сильнее возникнет дуга и тем дольше будет длиться дуга. Таким образом, реле с более высоким номинальным напряжением требуют большей площади поверхности контактора и более прочной конструкции, а это означает, что они, как правило, стоят дороже и физически больше. Инженеры могут снизить стоимость и размер, выбрав реле с более низким номинальным или продолжительным номиналом, если реле будет испытывать напряжение, превышающее номинальное, лишь в редких случаях. Это происходит в том случае, если реле не размыкается и не замыкается под нагрузкой или автомобиль обычно выключается до размыкания реле.

Например, инженер может безопасно указать реле с номинальным напряжением 500 В или 800 В, если оно будет видеть напряжение 1000 В всего несколько раз за время своей работы по сравнению с тысячами срабатываний при напряжении 500 В. В приложении реле может замыкать или разрывать соединение при 1000 В всего 50 раз за срок эксплуатации.

Хотя максимальное номинальное напряжение является потолком, проектировщики могут менять номинальное напряжение на рабочие циклы. Чтобы помочь принять это решение, проектировщики могут обратиться к таблице замыкания/размыкания производителя, которая показывает количество циклов замыкания/размыкания, которое реле выполнит при каждой комбинации напряжения и тока.