Isključna sposobnost i brzina odziva osigurača u električnim vozilima od vitalne su važnosti. Oni izravno utječu na sigurnost vozila u slučaju kvara, učinak zaštite opreme i stabilnost sustava.
I. Važnost kapaciteta-gašenja luka
Kapacitet-gašenja luka odnosi se na maksimalnu sposobnost osigurača da prekine struju kvara kada dođe do kratkog spoja ili preopterećenja. Obično se mjeri u kiloamperima (kA). Struja kratkog-spoja visoko{4}}naponskog sustava u električnim vozilima (kao što su baterije, kontroleri motora) može doseći nekoliko tisuća ili čak desetke tisuća ampera. Ako je kapacitet gašenja luka-osigurača nedovoljan, mogu se pojaviti sljedeće posljedice:
Opasnost od oštećenja opreme
Ogromna toplina koju stvara struja kratkog-spoja može trenutačno uništiti električne komponente (poput namota motora, energetskih poluvodičkih uređaja), pa čak i izazvati kvarove u lancu.
Visok{0}}naponski istosmjerni luk nema prirodnu nultu{1}}točku križanja, a njegovo je gašenje mnogo teže nego kod izmjenične struje. Ako je prekidni kapacitet osigurača nedovoljan, luk može nastaviti gorjeti, zapalivši okolne žice ili izolacijske materijale, što dovodi do požara u vozilu.
Paraliza sustava
Nakon što osigurač pregori, treba ga zamijeniti. Ako je prekidna sposobnost nedovoljna, uzrokujući eksploziju osigurača ili oštećivanje drugih komponenti, troškovi popravka i vrijeme značajno će se povećati, pa čak i utjecati na ukupnu sigurnost vozila.
Zahtjevi industrije:
Osigurači za električna vozila moraju biti u skladu s međunarodnim standardima. Prekidna moć obično mora biti iznad 5kA - 20kA kako bi se pokrili scenariji ekstremnih kvarova.
II. Važnost brzine odgovora
Brzina odziva odnosi se na vrijeme potrebno da osigurač otkrije prekomjernu struju i potpuno prekine krug, obično se mjeri u milisekundama (ms). Visok{1}}naponski sustav električnih vozila ima izuzetno visoke zahtjeve za brzinom odziva iz sljedećih razloga:
Spriječite termičko oštećenje opreme
Vrijeme otpornosti na toplinu električnih komponenti (kao što su IGBT moduli, namotaji motora) je ograničeno. Na primjer, namoti motora mogu doseći oštećenu temperaturu unutar samo 10 ms pod strujom kratkog-spoja. Ako je osigurač prespor, oprema je možda trajno oštećena.
Suzbiti energiju luka
Energija istosmjernog luka proporcionalna je kvadratu struje i vremenu. Brzo prekidanje struje može značajno smanjiti energiju luka i smanjiti rizik od požara.
Održavanje stabilnosti sustava
Sustav upravljanja baterijom (BMS) i jedinica za upravljanje motorom (MCU) električnih vozila trebaju pratiti struju u stvarnom vremenu. Ako osigurač presporo reagira, struja kvara može aktivirati druge zaštitne uređaje (kao što je isključivanje kontaktora), uzrokujući kvar ili pad sustava.
Zahtjevi industrije:
Vrijeme odziva visokoučinkovitih -osigurača obično se kontrolira unutar 1ms - 5ms. Neki aktivni osigurači ili inteligentni osigurači mogu se dodatno skratiti na razinu od 0,1 ms.
III. Sinergijski učinak prekidne sposobnosti i brzine odziva
Tipični scenariji primjene
Zaštita baterije od kratkog spoja: osigurač mora prekinuti struju iznad 10 kA unutar 3 ms kako bi se spriječio toplinski bijeg baterije.
Zaštita sustava punjenja: sučelje brzog punjenja zahtijeva da osigurač prekine struju od 5 kA unutar 5 ms kako bi se izbjeglo oštećenje stanice za punjenje ili modula za punjenje vozila.
Zaštita kontrolera motora: Osigurač mora raditi zajedno s kontaktorom kako bi prekinuo struju kvara unutar 1 ms kako bi se spriječilo izgaranje IGBT modula.
Tehnički izazovi
Poteškoće s prekidom istosmjerne struje: DC lukovi nemaju nultu-točku prijelaza, pa su potrebni posebni dizajni (kao što je magnetsko puhanje, punjenje pijeskom) kako bi se ubrzalo gašenje luka.
Ravnoteža između brzine odziva i životnog vijeka: brzi odgovor može skratiti životni vijek fitilja, pa je za postizanje ravnoteže potrebna optimizacija materijala (kao što su legure-tališta-) i strukturno poboljšanje (kao što je bimetalni okidač).
