اصول، ساختار و کاربردهای-رله‌های ولتاژ بالا در خودروهای انرژی‌های نو

مزایای اصلی-رله‌های ولتاژ بالا در سه بعد کلیدی-ساختار، مواد و طراحی حفاظتی- آشکار می‌شود که همچنین به‌عنوان عوامل مهم متمایزکننده آنها از رله‌های ولتاژ پایین- عمل می‌کنند. این دستگاه از یک طراحی ساختاری عایق با استحکام بالا-استفاده می‌کند که قادر به مقاومت در برابر ولتاژهای بالای کیلوولت-در مدت زمان طولانی است. کنتاکت‌های آن از مواد رسانا و مقاوم در برابر سایش-مثل آلیاژهای نقره و آلیاژهای مس{10}}برای به حداقل رساندن تلفات انرژی در طول عملیات سوئیچینگ فرکانس بالا ساخته شده‌اند. علاوه بر این، دستگاه مجهز به مکانیزم سرکوب قوس{13}}رایگانی است که می‌تواند به سرعت قوس‌های{14}}الکتریکی با انرژی بالا ایجاد شده در هنگام قطع مدار ولتاژ بالا را خاموش کند، در نتیجه از فرسایش تماس و کاهش خطرات ایمنی جلوگیری می‌کند. به طور قابل‌توجهی، ادغام اجزای سرامیکی متالایز شده با استحکام بالا، به طور موثری یکپارچگی ساختاری دستگاه و قابلیت اطمینان عایق ولتاژ بالا{18} آن را افزایش می‌دهد.

ساختار داخلی یک رله ولتاژ بالا به طرز پیچیده ای طراحی شده است و شامل پنج ماژول هسته است: سیم پیچ، آرمیچر، کنتاکت ها، محفظه سرکوب قوس-و محفظه. این ماژول ها به طور هماهنگ برای اجرای عملیات کنترل الکتریکی دقیق کار می کنند. سیم پیچ به عنوان هسته قدرت عمل می کند. هنگامی که انرژی می گیرد، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که مکانیسم تحریک را به حرکت در می آورد. آرمیچر به عنوان محرک عمل می کند و از جاذبه مغناطیسی و تنظیم مجدد فنری{5} برای اجرای حرکات مکانیکی استفاده می کند. کنتاکت‌ها وظیفه سوئیچ کردن مدار بین حالت‌های باز و بسته را بر عهده دارند که معمولاً به انواع معمولی باز و معمولاً بسته تقسیم می‌شوند. اجزای سرامیکی متالایزه تخصصی برای بهینه سازی عایق و ایزولاسیون داخلی استفاده می شود و به طور موثری از خطاهایی مانند ولتاژ بالا{8} و جریان های نشتی جلوگیری می کند.

مکانیسم عملکرد اصلی دستگاه بر اساس اصول القای الکترومغناطیسی است که عملکرد دقیق و زمان پاسخ سریع را تضمین می کند. هنگامی که دستگاه روشن می شود، سیم پیچ یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که آرمیچر را جذب می کند و باعث بسته شدن کنتاکت های متحرک و در نتیجه تکمیل مدار الکتریکی می شود. با قطع برق، میدان مغناطیسی از بین می رود و مکانیزم فنری آرمیچر را به حالت استراحت خود برمی گرداند و کنتاکت ها را از هم جدا می کند و مدار را قطع می کند. کل این توالی از اقدامات با کارایی و سرعت بالا انجام می شود و امکان تطبیق یکپارچه با شرایط عملکرد دینامیکی یک وسیله نقلیه را فراهم می کند. ادغام سرامیک های متالایز دقیق، یکپارچگی ساختاری و پایداری عملکرد دستگاه را حتی در طول دوره های طولانی سوئیچینگ فرکانس بالا تضمین می کند.

پارامترهای اصلی عملکرد یک رله ولتاژ بالا به طور مستقیم قابلیت‌های حفاظتی سیستم الکتریکی ولتاژ بالا{1}خودرو را تعیین می‌کند و مبنای اصلی انتخاب دستگاه را تشکیل می‌دهد. ولتاژ و جریان نامی باید دقیقاً با مشخصات پلتفرم ولتاژ بالا- وسیله نقلیه مطابقت داشته باشد، که طیف کاملی از سیستم‌های داخلی از 400 ولت تا 1000 ولت را در خود جای دهد. بعلاوه، دستگاه باید دارای ظرفیت اضافه بار گذرا استثنایی باشد، که آن را قادر می‌سازد تا در برابر نوسانات شدید جریان اوج تولید شده در طول مانورهای تپه‌نوردی و شتاب‌گیری خودرو مقاومت کند. با استفاده از مقاومت عالی در دمای{9}}و خواص عایق سرامیک متالیزه آلومینا، عملکرد پایدار دستگاه حتی در شرایط اضافه بار قابل اطمینان است.

عمر الکتریکی، حداکثر جریان قطع، و پارامترهای سیم پیچ معیارهای کلیدی برای ارزیابی کیفیت رله‌های ولتاژ بالا- هستند. عمر الکتریکی دوام دستگاه را تحت{2}عملیات سوئیچینگ فرکانس بالا تعیین می‌کند و مستقیماً بر هزینه‌های نگهداری و عملیاتی کلی خودرو تأثیر می‌گذارد. حداکثر جریان قطع به عنوان خط پایه ایمنی برای خطاهای اتصال کوتاه- عمل می‌کند و قطع سریع جریان‌های خطای شدید را برای جلوگیری از حوادث فاجعه‌بار ممکن می‌سازد. استفاده از سرامیک های آلومینا متالایزه شده برای قطعات الکتریکی می تواند به طور موثر مقاومت دستگاه را در برابر قوس و سایش افزایش دهد و در نتیجه عمر مفید تجهیزات را افزایش دهد.

رله‌های ولتاژ بالا-به‌طور گسترده در سراسر سیستم‌های ولتاژ بالا{1} هسته خودروهای انرژی جدید مستقر می‌شوند و کاربرد اصلی آنها در سیستم‌های مدیریت باتری (BMS) است. به عنوان جزء کلیدی مرکزی در مدار ولتاژ بالا-باتری، رله اصلی بر اتصال و قطع برق کلی برای کل وسیله نقلیه نظارت می‌کند، در حالی که رله قبل از شارژ، ولتاژ بالا را مهار می‌کند و در نتیجه از اجزای الکترونیکی حساس روی برد محافظت می‌کند. یک محفظه سرامیکی کنتاکتور HVDC حفاظت جامع و چند بعدی را برای کنتاکتورهای DC فراهم می‌کند و آنها را از دماهای بالا، قوس الکتریکی و آلاینده‌های خارجی جدا می‌کند تا ایمنی عملیاتی مدار باتری را تضمین کند.