נתיך הוא מרכיב חשוב בהפצת מתח גבוה של רכבי אנרגיה חדשים, אשר ממלא תפקיד חשוב בבידוד וביטול תקלת הקצר של מעגל המתח הגבוה של כלי רכב חשמליים. מאמר זה מנתח את המאפיינים הבסיסיים ותפיסת העיצוב של נתיכים במתח גבוה המשמשים בכלי רכב, כדי להרחיב את הרעיונות עבור יצרני רכב, חבילות סוללות ויצרני בקרה חשמלית כדי לבחור נתיכים מתאימים EV.
ברכבי אנרגיה חדשים, כולל חשמליים טהורים והיברידיים, אלמנטים להגנה על מעגלים, או נתיכים, חשובים יותר מאי פעם. היישום הצולב של נתיכים במתח נמוך- ומכשירי חשמל לוויסות רכב מציבים דרישות מאתגרות יותר לנתיכים.
המאפיינים של נתיכים חשמליים אלקטרוניים מכוסים בתקן צפון אמריקה מסדרת UL248 או סדרת IEC60127/60269, ואין דרישה לאמינות הנתיכים. נתיכים מסורתיים לרכב, המוגדרים על ידי תקן סדרת ISO8820, מגדירים את דרישות ההתאמה והאמינות של רתמות חיווט לרכב, אך המתח הנקוב שלהם מכסה רק 32VDC ומטה (הISO8820-7/8 החדש מגדיר נתיכים לתאי דלק ולרכבים היברידיים, גם עד 450VDC ו-IR25000A בלבד).
נכון לעכשיו, מתח העבודה של מכוניות נוסעים הוא בדרך כלל יותר מ-370 וולט, והאוטובוסים הם יותר מ-576 וולט, שהוא הרבה יותר גבוה מה-12V/24V של רכיבי חשמל מסורתיים לרכב. מתח כל כך גבוה של פלטפורמת עבודה מחייב לנתיכים של EV/HEV גם את יכולת השבירה הגבוהה של נתיכים במתח נמוך- וגם את האמינות הגבוהה של נתיכים לרכב. המאמר הבא ינתח את הפתיל המשמש ברכבי אנרגיה חדשים ויחקור את תפיסת העיצוב שלו ומגמת הפיתוח הטכנית שלו.
פרמטרים מרכזיים של נתיך
בהשוואה לרכיבי הגנה אחרים במעגלים, כגון PTC (קומפוזיציה כימית מורכבת), מפסק זרם (חלקים נעים מורכבים) וכו', ניתן לומר שהנתיכים הם רכיבים פשוטים למדי: לנתיכים במתח נמוך-, רק ההיתוך (החלק המרכזי של הנתיך), גוף הצינור המבודד, מסופי החשמל וחול קוורץ לכיבוי קשת. בגלל המבנה הפשוט שלו, הנתיך יכול להשיג אמינות גבוהה וגם עלות נמוכה.
כמובן שגם לרכיבים פשוטים יש קשיים ואתגרים עיצוביים משלהם. הפרמטרים העיקריים של נתיך EV מתוארים בקצרה כדלקמן:
1: מתח מדורג
מתח פלטפורמת העבודה של רכבים חשמליים חדשים באנרגיה גבוהה. מתח העבודה של מכוניות נוסעים הוא בדרך כלל יותר מ-370V, והאוטובוס יהיה יותר מ-576V. המתח הנקוב של נתיכים מתאימים נדרש להיות 500V ו-700V בהתאמה.
יחד עם זאת, המאפיינים של אספקת החשמל של הסוללה, זרם ישיר במתח גבוה שונה לחלוטין מהספק ה-AC של ההפצה התעשייתית הקודמת, יכולת כיבוי קשת ה-DC של הנתיך גבוהה, יש להימנע מהטעות של בחירת ההיתוך המהיר של ה-AC התעשייתי המסורתי.
2.:יכולת שבירה
התקן של נתיך-מתח נמוך (GB13539.5.3.1) מזכיר שזרם הקצר האופייני- הוא פי 10 מהזרם הנקוב של הנתיך והזרם שלמעלה, וזרם עומס היתר מתחת פי 10. במקרים רבים, הלקוחות שמים לב יותר מדי למדד כושר השבירה המקסימלי של הפתיל (I1), אך מתעלמים מזמני השבירה הנמוכים (I2a ו-I5). אבל בפועל, לעתים קרובות מדובר בכישלון של הפרדה{10}}נמוכה. במיוחד מתחת למתח DC, מכיוון שהזרם/מתח הוא לא יותר מאפס, יכולת כיבוי הקשת של הנתיך גבוהה מאוד. אפילו נתיכים מסוג-משמשים בעיקר להגנה על-מעגל קצר, אך ביישום מעשי, עקב אי הוודאות בקיבולת ערכת הסוללה, SOC ומצב-נקודת המעגל הקצר, זרם הקצר בפועל עשוי לכסות 1500A-10000A או אפילו רחב יותר.
3:יכולת אנטי-גלים
ליצרן חבילות הסוללות, להיתיך את קיבולת האנטי-נחשולית ללא יותר מדי תשומת לב, אך עבור יצרן OEM או pdus, שזה קריטי, במיוחד ענף מדחס מיזוג אוויר או חלקי מנוע עזר, חלק זה מוביל לעתים קרובות לנתיכים שמודולים הקשורים לפעולה מקרית מאבדים תפקוד. תקלה זו אינה גורמת להפסקת חשמל משמעותית, אך היא עלולה לפגוע משמעותית בחוויית הלקוח.
עבור PTC/מזגן מדחס/הגה כוח ומודולי עזר אחרים (מכונות עזר), בשל תכנון המעגל המורכב, זה בלתי נמנע שיהיה זרם חולף הנגרם על ידי הפעלה/הפעלה-כיבוי וכו'. בשלב זה, אנו מקווים שהנתיך יעמוד בנחשול מבלי להפריע למודול מהמערכת עקב פעולה מוקדמת.
כיום, יצרני בקרה אלקטרונית/PDU בוחרים בעיקר בהתכה מהירה מסוג aR. על מנת להתנגד לזרם הנחשול, לרוב נבחרים נתיכים בעלי זרם נקוב גבוה יותר, אשר מקריבים את יכולת ההגנה על עומס יתר הנמוך.
הטבלה שלהלן היא ההשוואה של זמן הקשת הקדמי- של אותו מתח/זרם בין BO TOMahawk electronic למותג B (הערה: ככל שזמן הקשת הקדמי- ארוך יותר, ככל ש-I2T הקדמי-קשת I2T גדול יותר, כך חזקה יותר יכולת האנטי{{4} של נחשולים)
4: דרישות אמינות
נהנה מפיתוח HEV במשך 20 שנה, JASO הנפיק את תקן FUSE D622 עבור HEV, המפרט את דרישות האמינות שעל פיוז לעמוד בהן.
למרות שנתיכים חשמליים גרידא אינם יכולים להעתיק לחלוטין את התקן הזה (כגון עמידות בשמן סיכה, ודרישות מתח נמוכות יחסית ויכולת שבירה), האמינות יכולה להיות בהתאם לתקן בוגר זה:
בנוסף למספר אינדיקטורים עיקריים לעיל, זה לא הנקודה שחלקם גלויים על פני השטח של גורמים מסוימים, כגון חומר הצינור הוא סיבי זכוכית + שרף או חומרים מרוכבים קרמיים, גוף צינור אחד או שני צינורות במקביל, או מדוע פני השטח של ציפוי חלקי המתכת, אפילו הנתיך בתוך חול הקוורץ מתרפא, אינם הלקוחות צריכים לשים לב לגורמי המפתח. המפתח הוא האם יצרן הנתיכים יכול להבטיח שהמוצר עומד במאפיינים החשמליים הבסיסיים (כגון הספק נמוך ויכולת שבירת DC בהספק גבוה) ודרישות האמינות.