Warum werden isolierte Keramikröhren in Hochspannungs-EV-Sicherungen verwendet?

Da sich Fahrzeuge mit neuer Energie in Richtung Hoch-Spannung, Hoch- und Schnellladefähigkeiten-entwickeln, stellen ihre elektrischen Hoch-systeme immer strengere Anforderungen an die Schaltkreisschutzkomponenten. Als wichtige Schutzelemente in Batteriesystemen, Wechselrichtern und Hochspannungs-Stromverteilungskreisen müssen Hochspannungssicherungen Fehlerströme bei Kurzschlüssen oder schweren Überstromereignissen schnell unterbrechen.

 

Während dieses Vorgangs verlässt sich die Sicherung nicht nur auf ihr internes Element, um den Strom zu unterbrechen, sondern auch auf die koordinierte Wirkung des Isolierrohrkörpers, des Lichtbogenlöschmediums und der Anschlussstrukturen, um den Lichtbogen zu steuern. Folglich sind die isolierten Keramikrohre in EV-Sicherungen weit mehr als eine einfache äußere Schutzhülle; Es ist ein wichtiger funktioneller Strukturbestandteil der Hochspannungssicherung.

 

 

 

Das isolierte Keramikrohr in EV-Sicherungen-, auch bekannt als EV-Sicherungskeramikkörper oder Aluminiumoxid-Keramikrohr für Sicherungen-, wird typischerweise in Kfz-Hochspannungssicherungen-installiert, um das Sicherungselement und zugehörige interne Komponenten aufzunehmen. Unter normalen Betriebsbedingungen muss das Keramikrohr eine stabile elektrische Isolierung für interne leitende Teile bieten und gleichzeitig eine ausreichende mechanische Festigkeit beibehalten. Wenn im Hochspannungssystem eines New-Energy-Fahrzeugs ein Kurzschluss oder ein schwerer Überstrom auftritt, schmilzt das Sicherungselement und unterbricht den Stromkreis. Dieser Prozess kann Lichtbögen mit hoher-Temperatur erzeugen; Das Keramikrohr muss in dieser Hochtemperatur- und Lichtbogen--Umgebung strukturell stabil bleiben und in Verbindung mit dem internen Lichtbogen--Löschmedium der Sicherung zur Kontrolle des Lichtbogens beitragen.

 

Folglich spielt das isolierende Keramikrohr eine aktive Rolle im Fehlerstromunterbrechungsprozess der Sicherung. Produktspezifikationen für EV-Sicherungen weisen darauf hin, dass Keramikröhren mit hohem-Aluminiumoxidgehalt verwendet werden, um Lichtbogeneinwirkung und hohen Temperaturen standzuhalten und gleichzeitig als strukturelle Unterstützung für das interne Sicherungselement zu dienen.

 

 

Die Betriebsumgebung für Hochspannungssicherungen in New-Energy-Fahrzeugen unterscheidet sich erheblich von der für Standard-Niederspannungssicherungen. Leistungsbatteriesysteme in New-Energy-Fahrzeugen arbeiten oft auf Hochspannungsplattformen von mehreren hundert Volt oder mehr und sind in der Lage, enorme Kurzschlussströme zu liefern. Wenn die Sicherung einen Fehlerstrom unterbricht, ist sie starken thermischen Belastungen und Lichtbögen ausgesetzt.

 

Daher erfordert der Sicherungsrohrkörper eine hohe Hitzebeständigkeit, eine hervorragende elektrische Isolierung und mechanische Stabilität. Während Kunststoffmaterialien eine Isolierung bieten, treten in Umgebungen mit extrem hohen {1}Temperaturen und Lichtbögen Probleme wie Erweichen und thermische Zersetzung auf. Metallische Werkstoffe verfügen über eine hohe mechanische Festigkeit, sind aber elektrisch leitfähig und daher für die geforderte Isolationsfunktion ungeeignet. Keramik bietet jedoch eine Kombination aus hoher elektrischer Isolierung, hoher Temperaturbeständigkeit und hervorragender mechanischer Stabilität, was sie zu einer häufigen Wahl für isolierende Rohrkörper in Hochspannungssicherungen macht. In Industriespezifikationen werden häufig hochreine Aluminiumoxidkeramiken für Sicherungskörper von Elektrofahrzeugen genannt, wobei ihre isolierenden, hitzebeständigen und lichtbogenbeständigen Eigenschaften hervorgehoben werden.

 

 

Unter den elektrischen Keramikmaterialien bietet Aluminiumoxid eine hervorragende Ausgewogenheit der Eigenschaften. Hochreine Aluminiumoxidkeramiken weisen typischerweise einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand, eine hohe Durchschlagsfestigkeit, eine hohe Wärmebeständigkeit und eine hohe mechanische Festigkeit auf, wodurch sie für Strukturkomponenten geeignet sind, die elektrische Isolierung und thermische Stabilität erfordern. Bei einem Keramikrohr für eine EV-DC-Sicherung muss das Material mehrere Leistungsanforderungen gleichzeitig erfüllen. Erstens ist die elektrische Isolierung wichtig: Das Keramikrohr muss unerwünschte elektrische Verbindungen zwischen den internen leitenden Elementen und den externen Metallkomponenten verhindern. An zweiter Stelle steht die Hitzebeständigkeit: Während des Schmelzvorgangs erhitzt sich das Sicherungselement schnell und erzeugt einen Lichtbogen, wodurch das Keramikrohr seine strukturelle Integrität bewahren muss. An dritter Stelle steht die mechanische Leistung: Da Fahrzeuge mit neuer Antriebstechnik im Langzeitbetrieb Fahrbahnvibrationen, Stößen und Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, darf das innere Keramikrohr nicht leicht reißen oder brechen.

 

Einige Industrieprodukte verwenden 95 % oder 99 % Aluminiumoxidkeramik als Materialsystem für Hochspannungs-Sicherungskörper für Elektrofahrzeuge. Spezifische Keramikformulierungen sollten basierend auf der Sicherungsstruktur, der Nennspannung, der Lichtbogenlöschmethode und dem Herstellungsprozess ausgewählt werden.

 

 

 

Dies ist einer der Hauptunterschiede zwischen Keramikrohren der EV BS-Serie und Standard-Isolierhülsen. Wenn das Sicherungselement durchbricht, geht der Stromkreis nicht sofort in den Zustand ohne Strom über. Die Lichtbogenkontrolle ist besonders wichtig für Hochspannungs-Gleichstromsysteme. Hochspannungssysteme von New Energy Vehicles (NEV) nutzen Gleichstrom (DC); Im Gegensatz zu Wechselstrom (AC) verlaufen Gleichstrombögen nicht auf natürliche Weise durch einen Nullstrompunkt. Folglich muss die Sicherung den Lichtbogen durch ihre konstruktive Gestaltung und den Einsatz von Lichtbogenlöschmitteln aktiv steuern.

 

Bei vielen Hochspannungssicherungen ist das Innere des Keramikrohrs mit lichtbogenlöschenden Materialien wie Quarzsand gefüllt. Wenn das Sicherungselement schmilzt und einen Lichtbogen erzeugt, arbeiten das Keramikrohr und der lichtbogenlöschende Füllstoff zusammen, um Wärme zu absorbieren, den Lichtbogen zu kühlen und den Lichtbogenkanal zu steuern. Technische Spezifikationen für Sicherungen für Elektrofahrzeuge weisen darauf hin, dass die Kombination von Keramikröhren mit hohem-Aluminiumoxidgehalt und hoch-reinem Quarzsand als Lichtbogenlöschmedium eine übliche Strukturkonfiguration für Hochspannungssicherungen im Automobilbereich ist.

 

 

Das Traktionsbatteriesystem eines New-Energy-Fahrzeugs umfasst typischerweise positive und negative Hochspannungsanschlüsse sowie verschiedene elektrische Hochspannungsverbindungskomponenten. Ein Fehler in der Isolierung kann zu Kriechströmen, Kurzschlüssen oder anderen elektrischen Sicherheitsproblemen führen.
Daher müssen die in Sicherungen verwendeten Keramikrohre über den gesamten Lebenszyklus des Produkts eine stabile Isolationsleistung aufrechterhalten.
Die Stabilität des Keramikmaterials ist besonders wichtig, wenn das Bauteil gleichzeitig hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit, Vibrationen und Spannungsbelastungen ausgesetzt ist.

Daher sollte man sich bei der Beschaffung von Keramikröhren für EV-Sicherungen nicht nur auf Farbe und Aussehen konzentrieren; Es ist auch wichtig, das Materialsystem, die dielektrischen Eigenschaften, die Maßhaltigkeit und die Anforderungen an die Produktprüfung zu berücksichtigen.

 

 

Obwohl Keramik über ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und Isolationseigenschaften verfügt, ist das Material selbst von Natur aus spröde.
Daher sind mechanische Festigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit für Keramikrohre für Ladegerätsicherungen für Elektrofahrzeuge gleichermaßen wichtig. Fahrzeuge sind im Langzeitbetrieb Fahrbahnvibrationen, mechanischen Erschütterungen und Temperaturwechseln ausgesetzt. Interne Defekte, Risse oder Dimensionsinstabilität im Keramikrohr können die Zuverlässigkeit der gesamten Sicherung beeinträchtigen.

 

Folglich erfordert der Herstellungsprozess eine strenge Kontrolle der Reinheit des Rohmaterials, der Formdichte, der Sinterqualität und der Qualität der nachfolgenden Verarbeitungsschritte. Die Qualitätsprüfung des Keramikkörpers umfasst häufig die Prüfung der Biegefestigkeit, der Temperaturwechselbeständigkeit und anderer Parameter.

 

 

 

Keramikrohre dienen nicht nur als Isolatoren, sondern auch als Gehäuse für das Sicherungselement und das Lichtbogenlöschmedium. Folglich wirken sich Abmessungen wie Innendurchmesser, Außendurchmesser, Länge und Endflächenspezifikationen direkt auf die endgültige Montage der Sicherung aus. Ein zu kleiner Innendurchmesser kann die Montage interner Komponenten behindern, während ein zu großer Innendurchmesser das Innenvolumen und die Lichtbogenlöscheigenschaften verändern kann. Darüber hinaus müssen Länge und Stirnflächenabmessungen genau mit den Metallendkappen, Anschlussklemmen und anderen Strukturkomponenten übereinstimmen.

 

Daher handelt es sich bei Hochspannungs-Keramikröhren für Sicherungen von Elektro- und Hybridfahrzeugen typischerweise um hochgradig maßgeschneiderte Keramikstrukturkomponenten.

 

 

Keramikröhren für Energiespeichersicherungen werden hauptsächlich zum Schutz von Hochspannungskreisen in Fahrzeugen mit neuer Energie verwendet. Zu den Anwendungen gehören Hauptstromkreise der Traktionsbatterie, Hilfs-Hochspannungskreise, Wechselrichterschutz, Bordladegeräte (On-Board Chargers, OBCs) und Hochspannungs-Stromverteilungssysteme. Bestimmte Sicherungen für Elektrofahrzeuge in Automobilqualität verwenden bereits Keramikrohrstrukturen, die speziell für den Schutz vor Überlastung und Kurzschlüssen bei Elektro- und Hybridfahrzeugen entwickelt wurden.

 

Da sich Hochspannungsplattformen in Fahrzeugen mit neuer Energie entwickeln, müssen sich Keramikrohre an höhere Spannungs- und Stromwerte sowie anspruchsvollere thermische Umgebungen anpassen.

 

 

 

Obwohl sich die Betriebsumgebungen für Elektrofahrzeuge (EVs) und Energiespeichersysteme unterscheiden, erfordern beide einen Hochspannungs-Gleichstromkreisschutz. Batteriecluster, Stromumwandlungssysteme (PCS) und Gleichstromverteilungskreise innerhalb von Energiespeichersystemen erfordern ebenfalls einen zuverlässigen Überstromschutz.

 

Folglich können Keramikröhren für Hochspannungssicherungen auch in neuen Energiespeichersystemen, Leistungselektronik und bestimmten Ladeinfrastrukturen eingesetzt werden. Dies erweitert die Marktanwendung von EV-Sicherungskeramikkörpern über die reine Automobilindustrie hinaus.

 

 

Da sich Fahrzeuge mit neuer Energie auf Plattformen mit 800 V und höheren Spannungen verlagern, werden die Anforderungen an Isoliermaterialien, die Lichtbogenlöschleistung und die Maßhaltigkeit der elektrischen Hochspannungsschutzkomponenten immer strenger. ZukunftIsolierte Keramikröhren in EV-Sicherungenwird wahrscheinlich größeren Wert auf Materialreinheit, Maßgenauigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit, mechanische Zuverlässigkeit und Kompatibilität mit automatisierten Montageprozessen legen.

 

Für Hersteller von Keramikrohren reicht die Möglichkeit, ein einfaches zylindrisches Rohr herzustellen, nicht mehr aus, um die Anwendungsstandards für die Automobilindustrie zu erfüllen. Materialformulierung, Umformprozesse, Sinterkontrolle, Präzisionsbearbeitung und Möglichkeiten zur Qualitätsprüfung werden zu entscheidenden Faktoren für die Wettbewerbsfähigkeit von Produkten.

 

Isolierte Keramikrohre dienen als wichtige Isolier- und Strukturkomponenten in Hochspannungssicherungen für Fahrzeuge mit neuer Energie. Sie müssen gleichzeitig die Anforderungen an elektrische Isolierung, Hochtemperaturbeständigkeit, mechanische Unterstützung und Stabilität in lichtbogengefährdeten Umgebungen erfüllen und in Zusammenarbeit mit dem Sicherungselement, dem Lichtbogenlöschmedium und Metallendkappen Hochspannungsfehlerströme unterbrechen. Sowohl für Hersteller von Elektrofahrzeugsicherungen als auch für Einkaufsunternehmen ist die Auswahl der geeigneten Keramikmaterialien, Maßangaben und Herstellungsprozesse von grundlegender Bedeutung, um den stabilen Betrieb von Hochspannungssicherungen sicherzustellen.