Cầu chì là bộ phận quan trọng trong việc phân phối điện áp cao của các phương tiện sử dụng năng lượng mới, đóng vai trò quan trọng trong việc cách ly và loại bỏ sự cố ngắn mạch mạch điện áp cao của các phương tiện điện. Bài viết này phân tích các đặc điểm cơ bản và khái niệm thiết kế của cầu chì điện áp cao được sử dụng trên ô tô, nhằm mở rộng ý tưởng cho các nhà sản xuất ô tô, nhà sản xuất bộ pin và bộ điều khiển điện trong việc lựa chọn cầu chì EV phù hợp.
Trong các phương tiện sử dụng năng lượng mới, bao gồm cả xe điện và xe hybrid, các bộ phận bảo vệ mạch hoặc cầu chì trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Việc áp dụng chéo cầu chì điện áp thấp{1}}và bộ điều chỉnh điện của xe đưa ra những yêu cầu khó khăn hơn đối với cầu chì.
Các đặc tính của cầu chì điện tử truyền thống được bao phủ bởi tiêu chuẩn Bắc Mỹ dòng UL248 hoặc dòng IEC60127/60269 và không có yêu cầu về độ tin cậy của cầu chì. Cầu chì ô tô truyền thống, được xác định theo tiêu chuẩn dòng ISO8820, xác định các yêu cầu về độ phù hợp và độ tin cậy của bộ dây điện ô tô, nhưng điện áp định mức của chúng chỉ bao gồm 32VDC trở xuống (ISO8820-7/8 mới xác định cầu chì cho pin nhiên liệu và xe hybrid, cũng chỉ lên đến 450VDC và IR2000A).
Hiện nay, điện áp làm việc của ô tô khách thường lớn hơn 370V, xe buýt là hơn 576V, cao hơn nhiều so với điện áp 12V/24V của linh kiện điện ô tô truyền thống. Điện áp nền tảng làm việc cao như vậy đòi hỏi cầu chì EV/HEV phải có cả khả năng ngắt cao của cầu chì điện áp thấp-và độ tin cậy cao của cầu chì ô tô. Bài viết sau đây sẽ phân tích cầu chì được sử dụng trong các phương tiện sử dụng năng lượng mới và khám phá ý tưởng thiết kế cũng như xu hướng phát triển kỹ thuật của nó.
Các thông số chính của cầu chì
So với các phần tử bảo vệ mạch khác, chẳng hạn như PTC(thành phần hóa học phức tạp), bộ ngắt mạch (bộ phận chuyển động phức tạp), v.v., cầu chì có thể nói là các thành phần khá đơn giản: đối với cầu chì điện áp thấp, chỉ có chất tan chảy (phần lõi của cầu chì), thân ống cách điện, đầu nối nguồn và cát thạch anh để dập hồ quang. Do cấu trúc đơn giản nên cầu chì có thể đạt được độ tin cậy cao và chi phí thấp.
Tất nhiên, ngay cả những thành phần đơn giản cũng có những khó khăn và thách thức về thiết kế riêng. Các thông số chính của cầu chì EV được mô tả ngắn gọn như sau:
1: Điện áp định mức
Điện áp nền tảng làm việc của xe điện năng lượng mới cao. Điện áp làm việc của ô tô khách thường lớn hơn 370V, và xe buýt sẽ lớn hơn 576V. Điện áp định mức của cầu chì tương ứng yêu cầu lần lượt là 500V và 700V.
Đồng thời, đặc điểm nguồn điện của pin, dòng điện TRỰC TIẾP điện áp cao đầu ra hoàn toàn khác với nguồn điện xoay chiều của phân phối công nghiệp trước đây, khả năng dập tắt hồ quang một chiều của cầu chì cao, phải tránh sai lầm khi chọn AC công nghiệp truyền thống nóng chảy nhanh.
2.:Khả năng phá vỡ
Tiêu chuẩn của cầu chì điện áp thấp (GB13539.5.3.1) đề cập rằng dòng điện ngắn mạch-thông thường gấp 10 lần dòng điện định mức của cầu chì và dòng điện ở trên, còn dòng điện quá tải dưới 10 lần. Trong nhiều trường hợp, khách hàng quá chú ý đến chỉ số khả năng cắt tối đa của cầu chì (I1) mà bỏ qua thời điểm cắt thấp (I2a và I5). Nhưng trên thực tế, việc phân tách{10}gấp thấp thường không thành công. Đặc biệt là dưới điện áp một chiều, vì dòng điện/điện áp không quá 0 nên khả năng dập tắt hồ quang của cầu chì rất cao. Ngay cả cầu chì loại ar{13}}chủ yếu được sử dụng để bảo vệ ngắn mạch, nhưng trong ứng dụng thực tế, do không chắc chắn về dung lượng bộ pin, SOC và trạng thái điểm{15}}ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch thực tế có thể bao gồm 1500A-10000A hoặc thậm chí rộng hơn.
3:Khả năng chống sốc điện
Đối với nhà sản xuất bộ pin, việc cầu chì công suất chống đột biến mà không cần quan tâm quá nhiều, nhưng đối với nhà sản xuất OEM hoặc pdus, điều này rất quan trọng, đặc biệt là nhánh máy nén điều hòa không khí hoặc các bộ phận động cơ phụ trợ, bộ phận này thường dẫn đến cầu chì liên quan đến hành động vô tình khiến các mô-đun mất chức năng. Lỗi này không gây ra tình trạng mất điện đáng kể nhưng có thể làm giảm đáng kể trải nghiệm của khách hàng.
Đối với PTC/máy nén điều hòa không khí/trợ lực lái và các mô-đun phụ trợ khác (máy phụ trợ), do thiết kế mạch phức tạp nên không thể tránh khỏi dòng điện nhất thời do khởi động/bật{0}}tắt, v.v. Tại thời điểm này, chúng tôi hy vọng rằng cầu chì có thể chịu được xung điện mà không làm gián đoạn mô-đun khỏi hệ thống do hoạt động sớm.
Hiện nay, các nhà sản xuất điều khiển điện tử/PDU chủ yếu chọn loại aR nóng chảy nhanh. Để chống lại dòng điện tăng vọt, người ta thường chọn cầu chì có dòng điện định mức cao hơn, hy sinh khả năng bảo vệ quá tải thấp.
Bảng bên dưới là so sánh thời gian hồ quang trước-có cùng điện áp/dòng điện giữa thiết bị điện tử BO TOMahawk và nhãn hiệu B (lưu ý: Thời gian hồ quang trước-càng dài, hồ quang trước-I2T càng lớn thì khả năng chống- xung điện càng mạnh)
4: Yêu cầu về độ tin cậy
Hưởng lợi từ sự phát triển của HEV trong 20 năm, JASO đã ban hành tiêu chuẩn FUSE D622 cho HEV, trong đó nêu rõ các yêu cầu về độ tin cậy mà cầu chì phải đáp ứng.
Mặc dù cầu chì điện thuần túy không thể sao chép hoàn toàn tiêu chuẩn này (chẳng hạn như khả năng chịu dầu bôi trơn, các yêu cầu về điện áp và khả năng cắt tương đối thấp), độ tin cậy có thể hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn hoàn thiện này:
Ngoài một số chỉ số chính ở trên, một số yếu tố không phải là điểm có thể nhìn thấy trên bề mặt, chẳng hạn như vật liệu ống là sợi thủy tinh + nhựa hoặc vật liệu composite gốm, thân ống đơn hoặc thân hai ống song song, hoặc tại sao bề mặt của lớp mạ các bộ phận kim loại, thậm chí cả cầu chì bên trong cát thạch anh đang đóng rắn, khách hàng không nên chú ý đến các yếu tố chính. Điều quan trọng là liệu nhà sản xuất cầu chì có thể đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng các đặc tính điện cơ bản (như khả năng ngắt DC công suất thấp và công suất cao) và các yêu cầu về độ tin cậy hay không.