-Выбор реле высокого напряжения и анализ применения

Поскольку индустрия новых энергетических транспортных средств продолжает развиваться в сторону более высокого напряжения и мощности, высоковольтные реле постоянного тока стали одним из основных компонентов управления в высоковольтных-системах электромобилей. Правильный выбор реле высокого-напряжения напрямую влияет на безопасность, надежность и долгосрочную-стабильную работу всей высоковольтной-системы автомобиля. Высоковольтные реле, особенно в критически важных цепях, таких как аккумуляторная батарея, контроллер двигателя и система зарядки/разрядки, несут важные обязанности по управлению включением/выключением, защите системы и локализации неисправностей; их ограничения по производительности стали существенным ограничением при проектировании высоковольтной архитектуры автомобиля.

 

В типичной системе высокого-напряжения электромобиля обычно требуется от 5 до 8 реле постоянного тока высокого-напряжения, выполняющих различные функциональные роли, такие как главные реле, реле предварительной-зарядки, реле аварийной зарядки, обычные реле зарядки и вспомогательные реле системы высокого-напряжения. Различные реле имеют существенные различия по рабочей частоте, электрическим нагрузкам и уровню безопасности внутри системы, что определяет различные направления их выбора и конструктивного исполнения. Внутренние электрические контакты, электрические контакты и сильноточные-контакты реле являются ключевой основой для определения верхнего предела его производительности.

 

 

Реле — это элемент автоматического управления, который соединяет, разъединяет или переключает цепи в зависимости от изменений входных сигналов. Он широко используется в системах автоматического управления, дистанционного управления и изоляции сигналов. Его основной характеристикой является управление цепями с большим-током и большой-мощностью с малым током или малой мощностью, обеспечивая эффективную изоляцию между управлением и нагрузкой.

 

В системах высокого-нового электромобиля основной задачей реле является безопасное подключение или отключение высоковольтной-мощности, предотвращая необратимое повреждение основных компонентов, таких как аккумулятор и контроллер двигателя, в нештатных условиях. Медные контакты и материалы контактов из драгоценных металлов внутри реле выдерживают электрические нагрузки от частых переключений, образуя важнейшую физическую основу для безопасной работы системы высокого-напряжения.

 

 

Во время холодного запуска электромобилей контроллер двигателя обычно содержит большой конденсатор шины постоянного тока. Если главное реле замыкается напрямую без предварительной-зарядки, высоковольтная-батарея мгновенно разряжается в пустой конденсатор, создавая огромный пусковой ток, который может легко привести к эрозии контактов, слипанию или даже разрушению конструкции.

 

Поэтому в системах высокого-напряжения обычно используется схема предварительной-зарядки: реле предварительной-зарядки и токоограничивающий-резистор образуют схему плавного-пуска, позволяющую постепенно увеличивать напряжение конденсатора. Когда напряжение шины приближается к определенной доле напряжения батареи, главное реле замыкается и подключается к главной цепи, значительно уменьшая пусковой ток в момент замыкания. Этот процесс предъявляет более высокие требования к устойчивости к перенапряжениям внутренних контактов контактора реле и серебряных электрических контактов.

 

 

С точки зрения функциональности и нагрузочной способности-автомобильные реле можно разделить на сигнальные и силовые реле, причем почти все новые энергетические автомобили используют силовые реле. С точки зрения структурной реализации их можно разделить на электромагнитные реле и твердотельные-реле; с точки зрения рабочего напряжения их можно разделить на реле низкого-напряжения и реле высокого-напряжения.

 

В системах высокого-постоянного тока электромагнитные реле высокого-напряжения остаются основным решением благодаря их высокой зрелости, высокой отключающей способности и способности соответствовать требованиям безопасности в сложных условиях эксплуатации. Внутренние конструкции реле, такие как серебряные контакты, серебряные контакты в выключателях и биметаллические контакты-выключателей, являются важной основой конструкции для их адаптации к средам постоянного-напряжения постоянного тока.

 

 

Электромагнитные реле высокого-напряжения в основном состоят из катушки, железного сердечника, механизма якоря, контактной системы и возвратной пружины. Когда на катушку подается напряжение, она генерирует магнитное поле, притягивающее якорь и заставляющее подвижный контакт замыкаться с неподвижным контактом, тем самым завершая соединение цепи. Когда катушка обесточивается-, магнитное поле исчезает, и якорь сбрасывается под действием пружины, разрывая цепь.

 

В зависимости от исходного состояния контактов в обесточенном состоянии реле можно разделить на нормально разомкнутые и нормально замкнутые контакты.

 

Реле высокого-напряжения обычно имеют нормально разомкнутую структуру, гарантирующую автоматическое отключение цепи высокого-напряжения в случае сбоя питания или неисправности, что повышает уровень искробезопасности системы. Контактные материалы в основном изготовлены из благородных материалов, чтобы сбалансировать проводимость, износостойкость и устойчивость к дуге.

 

 

По сравнению с обычными реле, самое большое структурное отличие реле постоянного тока высокого-напряжения заключается в конструкции их герметизации и дугогасительной-изоляции. Контакты высокого- напряжения обычно заключаются в герметичную полость, изолированную от внешнего воздуха, что значительно улучшает выдерживаемое напряжение и подавляет распространение дуги.

 

Во время переключения контактов высоковольтные-реле обычно избегают отключения под нагрузкой, снижая энергию дуги за счет стратегий управления на-уровне системы. Внутри компании широко используются серебряные контакты в автоматических выключателях, магнитная конструкция гашения дуги-и высокопрочные изоляционные материалы,-что повышает общую надежность отключения.

 

 

Транспортные средства на новых источниках энергии предъявляют значительно более высокие требования к характеристикам реле постоянного тока высокого-напряжения, чем традиционные транспортные средства, в первую очередь с точки зрения устойчивости к высокому напряжению, стойкости к высокому току, ударопрочности, гашения сильной дуги и надежной отключающей способности.

 

Что касается устойчивости к высокому напряжению, реле должно выдерживать напряжение постоянного тока в сотни вольт в течение длительного времени и надежно замыкаться и размыкаться под нагрузкой. Что касается нагрузочной способности, номинальный ток приводных систем обычно превышает 200 А, а пиковые токи превышают 300 А. Реле должно обладать достаточной способностью -пропускать ток и рассеивать тепло в ограниченном объеме.

 

Ударопрочность – один из основных показателей безопасности реле высокого-напряжения. Емкостный импульсный ток в момент замыкания зачастую в несколько и даже десятки раз превышает номинальный ток. Если ударопрочность контакта недостаточна, может легко произойти нарушение адгезии, что представляет собой серьезную угрозу безопасности. Поэтому в реле часто используются серебряные электрические контакты, магнитные противовыбросовые конструкции и системы сплавов высокой-стабильности для повышения ударопрочности.

 

С точки зрения гашения и размыкания дуги электрические дуги нелегко погасить естественным путем в средах постоянного-напряжения постоянного тока. Реле должны быстро ослаблять энергию дуги за счет конструкции и материала, чтобы предотвратить перегорание контактов. Некоторые высокоэффективные реле-также имеют вращающиеся электрические контакты или много-параллельные контакты для продления срока их службы.

 

 

Выбор реле высокого-напряжения — это систематический проект, требующий постепенного сближения с учетом общей электрической архитектуры автомобиля. На начальном этапе проектирования должны быть четко определены возможности схемы управления по напряжению и току, а также требования к номинальному напряжению, току и типу контактов управляемой цепи. На основании этого выбирается предварительный ассортимент продукции в соответствии с номинальными напряжениями и токами, а окончательное решение определяется с учетом таких факторов, как методы гашения дуги, структура полости и типы клемм.

 

На уровне конкретных параметров необходимо оценить шесть ключевых показателей контакта: электрический срок службы, номинальный ток, кратковременную -токовую-грузоподъемность, максимальный отключающий ток, отключающую способность при перегрузке и обратную отключающую способность. Эти показатели напрямую определяют надежность работы реле на протяжении всего жизненного цикла автомобиля.

 

Оценка срока службы электрооборудования должна сочетаться со стратегией предварительной-зарядки автомобиля и сценариями использования, чтобы гарантировать, что рабочие характеристики контактов не будут подвергаться неприемлемому ухудшению в условиях повторяющихся нагрузок-замыкания подшипников. Номинальный ток должен обеспечивать долгосрочные-стабильные условия эксплуатации транспортного средства, а кратковременный-ток должен соответствовать высоким-переходным нагрузкам, связанным с ускорением, подъемом на гору и другими условиями.

 

Максимальный ток отключения и отключающая способность при перегрузке являются важными показателями безопасности реле и напрямую связаны с защитной способностью системы в экстремальных условиях, таких как короткие замыкания или столкновения. Для реле с поляризованной конструкцией также необходимо оценить их обратную отключающую способность, чтобы сбалансировать стоимость и защитное резервирование.

 

 

Поскольку системы высокого-напряжения в транспортных средствах на новых источниках энергии продолжают развиваться в сторону большей мощности и плотности энергии, технический порог и системная ценность реле постоянного-высокого напряжения постоянного тока постоянно растут. Их внутренние ключевые компоненты, такие какПользовательские электрические контакты, прецизионные контакты холодной штамповки и триметаллические контакты реле стали важнейшей основой для определения общих-безопасности автомобиля при высоком напряжении.

 

В будущем, благодаря ускоренному-масштабному применению электромобилей и систем хранения энергии, высоковольтные реле-будут продолжать развиваться с точки зрения надежности, срока службы и безопасности. Их выбор и дизайн применения станут важнейшим аспектом всей высоковольтной архитектуры автомобиля, который нельзя игнорировать.