Po pierwsze, musi mieć szybkie właściwości ochrony prądu stałego, aby szybko przerwać poważne przeciążenia i prądy zwarte. Po drugie, musi być kompaktowy, odporny na wibracje, trwały i strukturalnie wymienny. Po trzecie, i co najważniejsze, choć często pomijane, materiał rurki bezpiecznikowej musi posiadać odporność na wysokie temperatury oraz być niepalny i niepalny.
Samochodowe bezpieczniki wysokiego napięcia działają długo w zamkniętych, ciasnych przestrzeniach bez skutecznego chłodzenia. Szczególnie dotyczy to sytuacji, gdy dzielą zamknięte, wysokotemperaturowe środowisko z pakietem baterii. Niewłaściwy wybór materiałów może prowadzić do termicznego topienia i spalania korpusu bezpiecznika. Jak mówi przysłowie: "co cię napędza, może też złamać ciebie." Aby zapewnić kompleksowe bezpieczeństwo, właściwy wybór samochodowych bezpieczników wysokiego napięcia musi być traktowany z najwyższą wagą i staranną rozwagą.
Dlaczego bezpieczniki są Standardem w ochronie baterii w samochodzie elektrycznym
Stosowanie bezpieczników wysokiego napięcia do głównej ochrony przed nadprądem w systemach baterii litowych w pojazdach elektrycznych opiera się z jednej strony na jasnych wymaganiach krajowej normy GB/T18384.1. Co ważniejsze, dzieje się tak, ponieważ gdy w systemie baterii litowej dochodzi do poważnego przeciążenia lub zwarcia, potrzebna jest solidna i niezawodna "brama", która odcinie i eliminuje niezwykle niszczącą energię zwarcia, skutecznie zapobiegając eskalacji i rozprzestrzenianiu się wypadków przeciążenia wysokiego napięcia.
Ze względu na ograniczoną przestrzeń w pojazdach, instalacja dużych i drogich wyłączników prądu stałego jest niepraktyczna. Dlatego stosowanie kompaktowych, stosunkowo tanich i łatwych do montażu szybko działających bezpieczników prądu stałego jako głównego urządzenia ochrony ograniczającej i przerywające nieprawidłowe awarie elektryczne stało się uznanym standardem bezpieczeństwa w branży EV, zarówno w kraju, jak i za granicą.
Szybkodziałający bezpiecznik DC zawiera czyste srebrne pierwiastki zespawane wewnątrz rury wypełnionej wysokoczystą, skompaktowaną piaskową kwarcową. Podczas normalnej pracy własna rezystancja mikroomów bezpiecznika jest pomijalna. Gdy system baterii doświadcza poważnego przeciążenia lub zwarcia prądu o wysokości kilku tysięcy amperów, pierwiastek srebrny i piasek kwarcowy współpracują, aby zakończyć cały proces "przerywania przez łuk topnienia-wygaszania" w ciągu milisekund, pochłaniając i rozpraszając cały prąd wysokiego napięcia oraz ciepło wysokoenergetyczne wewnątrz korpusu bezpiecznika.
Podczas tego procesu rura bezpiecznikowa musi wytrzymać ciśnienie rozprężenia 200-300 MPa generowane przez wewnętrzny łuk wysokiego napięcia, a także promieniowanie cieplne przekraczające 1000°C. Jeśli materiał rury nie ma wystarczającej wytrzymałości mechanicznej w wysokich temperaturach, dojdzie do pęknięcia, eksplozji i wyrzucenia łuku, prowadząc do karbonizacji i spalania w wysokich temperaturach.
Ukryte Niebezpieczeństwo: Organiczne Ciała Łączne
Po 2014 roku, wraz ze znaczącym wzrostem produkcji pojazdów elektrycznych i rosnącą pojemnością energetyczną baterii zasilania, poważna wada stosowania materiałów organicznych do korpusów bezpieczników zaczęła być ujawniana w różnych incydentach. Użytkownicy zgłaszali wiele przypadków spalania korpusu bezpiecznika z użyciem rur kompozytowych organicznych, najczęściej podczas ładowania autobusów elektrycznych z układami powyżej 500V.
Czynniki takie jak przekroczenie gwarancji przez długi okres eksploatacji baterii, zastosowanie podstawy z materiału organicznego dla bezpiecznika, luźne śruby przewodzące czy zbyt bliska obudowy bezpiecznika przy metalowej ścianie obudowy mogą wywołać przypadkowe przejście i pożar elektryczny. Wcześniej, z powodu niepełnych informacji z miejsc wypadków oraz niechęci niektórych producentów pojazdów i akumulatorów do ujawniania szczegółów, problemy takie jak niekontrolowane przeładowanie baterii litowej prowadzące do wycieków, zwarcia czy nieprawidłowe instalowanie bezpieczników nie były dogłębnie analizowane jako przyczyny źródłowe.
Dlaczego organiczny kompozytowy wpadek miałby się stopić i zapalić, podczas gdy wewnętrzny pierwiastek srebra i piasek kwarcowy pozostały w dużej mierze nienaruszone? Skąd pochodzi ten potężny przepięcie zwarcia? Te pytania nie tylko prowadziły do długotrwałego zamieszania i debat między dostawcami a klientami, ale także budziły wątpliwości i niepokój społeczny co do bezpieczeństwa pojazdów elektrycznych nowych energii.
Dogłębne badania zjawiska samozapłonu organicznych ciał bezpieczników wykazały, że temperatura zniekształceń cieplnych organicznych materiałów kompozytowych zazwyczaj spada poniżej 200°C. Podczas dłuższej pracy w zamkniętym, wysokotemperaturowym środowisku baterii lub puszki wysokiego napięcia, zwłaszcza przy montażu w narożniku o słabej wentylacji, materiał ulega znacznemu starzeniu termicznemu. Prowadzi to do stopniowego spadku zarówno wytrzymałości mechanicznej, jak i izolacji.
Niekontrolowane przeładowanie jest szczególnie częste w autobusach elektrycznych ładowających się przy wysokim napięciu (powyżej 500V). Przepięcie spowodowane wyciekiem akumulatora lub awarią kondensatora spowodowaną przeładowaniem może wpłynąć na przekaźniki i bezpieczniki w odwrotny sposób, powodując gwałtowny wzrost temperatury wewnętrznej. To przyspiesza degradację rurki organicznej. Gdy temperatura otoczenia przekracza temperaturę topnienia materiału, korpus bezpiecznika szybko się karbonizuje, zamieniając pierwotną warstwę izolacyjną w przewodzącą. Przepięcie wysokiego napięcia tworzy zewnętrzną ścieżkę łuku wzdłuż ściany rury, gwałtownie spalając materię organiczną i powodując jej samozapłon. To z kolei powoduje zapalenie kabli elektrycznych wewnątrz skrzynki wysokiego napięcia, prowadząc do pełnego pożaru pojazdu. Według naocznych świadków, cały proces może trwać zaledwie kilka sekund, ale energia niszczycielska jest zdumiewająca.
<Sekwencja awarii organicznego kompozytowego bezpiecznika elektrycznego>
<Sekwencja awarii organicznego kompozytowego bezpiecznika elektrycznego>Teoria ta została ostatecznie potwierdzona przez raport śledczy dotyczący pożaru elektrycznego autobusu w Shenzhen "4.26", opublikowany 9 sierpnia 2015 roku. Panel 14 ekspertów z dziedzin elektrycznych gospodarstw domowych, baterii, elektryki elektrycznej i ładowania stwierdził, że "wypadek został spowodowany przeładowaniem baterii, co doprowadziło do wycieku baterii, zwarcia i ostatecznie pożaru." To odkrycie ujawniło głęboko zakorzenioną przyczynę wcześniejszych przypadków spalania przez ciało bezpiecznikowe i stanowi ważną lekcję.
W niemal wszystkich zarejestrowanych przypadkach spalania korpusu bezpiecznika w autobusach elektrycznych, spowodowanych zwarciami przeładowanymi bateriami lub kondensatorami, sytuacja wygląda podobnie: ultrawysokotemperaturowy łuk szybko rozprzestrzenia się po powierzchni korpusu bezpiecznika, nie tylko topiąc miedziane zaciski, ale także przepalając stalową płytę o średnicy 5 mm w puszce wysokiego napięcia. Oznacza to temperatury przekraczające 1200°C. W takim środowisku organiczna rura kompozytowa o temperaturze tylko 200°C zostaje natychmiast spalona. Chociaż pozostałości elementu wewnętrznego i piasku mogą pozostać, ochronna funkcja bezpiecznika zostaje całkowicie utracona.
Dlatego dochodzimy do wniosku, że dopóki systemy BMS i zarządzania stosami ładowania nie są w stanie skutecznie kontrolować błędów przeładowania i nadmiernego rozładowywania baterii litowych, stosowanie organicznych materiałów kompozytowych do korpusów bezpieczników wysokiego napięcia nie jest naukowo uzasadnionym ani bezpiecznym rozwiązaniem.
Najlepszy roztwór: 95% ceramika glinu
<Awaria bezpiecznika elektrycznego przed i po incydencie>
Kompleksowe badanie bezpieczeństwa przeprowadzone wśród ponad 50 domowych firm integrujących EV i baterii wykazało, że 97% użytkowników poparło opcję "niepalnych rur", a 64% wyraźnie poparło "ceramiczne rury o wysokiej wytrzymałości".
Na podstawie tej wyraźnej preferencji użytkownika dotyczącej absolutnego bezpieczeństwa, w GONGFU Fuse podjęliśmy decydujący wybór o porzuceniu organicznych materiałów kompozytowych, których używaliśmy przez osiem year. Zamiast tego przeszliśmy na ceramikę o wysokiej izolacji, wysokich temperaturach i niepalnej 95% glinu (Al₂O₃ Corundum) dla naszych ciał zapalniczych. Z absolutnym bezpieczeństwem pojazdów elektrycznych jako głównym celem, wprowadziliśmy tę modernizację produktu na naszych liniach masowej produkcji.
Tabela 1: Porównanie wydajności materiałów nadwozia zapalników samochodowych
| Materiał rur | Temperatura zniekształceń cieplnych (°C) | Wytrzymałość zgięcia (MPa) | Wytrzymałość dielektryczna (KV/mm) |
|---|---|---|---|
| Tuba formowana fenolową | 120-130 | 80 | 2 |
| Laminowana rurka z melaminą | 150-180 | 180 | 6 |
| Rurka nawijana z włókna szklanego epoksydowego | 120 | 290 | 10 |
| Rurka ceramiczna 95% aluminium | 1650 | 280-320 | 22 |
Powód, dla którego nasze bezpieczniki marki GFEFUSE, w tym serii 5H20L, 5H30L, 5H38L, H10H, H14FE, H14FA, 7H30L, 7H38L, 10H30L i 10H38L, wybierają ceramikę, jest potwierdzony rygorystycznymi testami. Podczas testu łukowego, choć zaciski bezpieczników zostały uszkodzone przez łuk, rurka ceramiczna 95% aluminium pozostała całkowicie nienaruszona, wytrzymując surowe testy w wysokiej temperaturze. Nie zaobserwowaliśmy żadnych przypadków pęknięć, przebłysków łukowych ani spalania naszych ceramicznymi bezpiecznikami rurowymi, co dowodzi, że wybór ceramiki o wysokiej wytrzymałości z 95% aluminium jest właściwym i racjonalnym rozwiązaniem do produkcji samochodowych bezpieczników wysokiego napięcia.
Najnowsze testy zgodnie z obowiązkową certyfikacją bezpieczeństwa CCC wykazały, że samochodowy bezpiecznik wysokiego napięcia 500V/400A zakończył cały proces przerwania stopienia-łuku w zaledwie 7,22 milisekundy przy poddaniu prądu zwarcia 20KA. To w pełni potwierdza, że ceramiczne bezpieczniki rurowe są nie tylko odporne na wysokie temperatury i niepalne, ale także mają wyjątkowe osiągi, z ograniczeniem aktualnym 9,43KA i czasem zgaszenia łuku 5,49 ms.
Ostateczna rekomendacja dotycząca bezpieczeństwa
Po ostatnich incydentach pożarowych pojazdów elektrycznych, chińskie Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych wydało zawiadomienia o kompleksowych dochodzeniach w zakresie zagrożeń bezpieczeństwa. Mamy nadzieję, że czytając ten artykuł, producenci pojazdów i akumulatorów zwrócą szczególną uwagę na strukturę materiałową oraz właściwy wybór bezpieczników wysokiego napięcia podczas swoich kontroli bezpieczeństwa. Nie zakładaj, że samo zainstalowanie dowolnego bezpiecznika sprawia, że system jest "ubezpieczony" i bezpieczny; Śledztwo musi rozpocząć się od upewnienia się, że sam bezpiecznik jest "ognioodporny".
<Test zwarcia CCC z ceramicznym bezpiecznikiem>
Zalecamy również, aby producenci baterii nie montowali bezpieczników wysokiego napięcia wewnątrz pudełka z baterią. Znacznie lepiej izolować je w osobnym, niezależnym terrarium. Jest to nie tylko bezpieczniejsze, ale także wygodniejsze do inspekcji i wymiany, eliminując potrzebę częstego demontażu głównego akumulatora. W końcu, gdy EV są sprzedawane masowo, osoby wymieniające te części eksploatacyjne często są osobami nieprofesjonalistami.
O DONGGUAN GONGFU ELECTRONICS CO., LTD.
Jako dedykowany deweloper i projektant, GONGFU Electronics oferuje kompleksowe rozwiązania dla bezpieczników, uchwytów bezpieczników, samochodów, uchwytów samochodowych, bezpieczników prądu stałego, fotowoltaicznego oraz magazynowania energii.