森薩塔的 Dai 談如何為電動(dòng)汽車提供更安全、更快速的直流充電

電動(dòng)汽車 (EV) 需要?更快的直流充電?時(shí)間才能與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)競(jìng)爭(zhēng)，因此 EV 充電系統(tǒng)正迅速轉(zhuǎn)向輸出功率高達(dá) 350 kW 的解決方案，以將充電時(shí)間縮短至 20 分鐘以內(nèi)。有了這樣的功率、電壓和電流水平，設(shè)計(jì)人員正面臨新的工程挑戰(zhàn)。

森薩塔科技專注于電氣化的全球高級(jí)營(yíng)銷經(jīng)理戴勁松在接受《電力電子報(bào)》采訪時(shí)指出，直流快速充電的主要挑戰(zhàn)與更高的電壓和功率水平有關(guān)。向更高電壓和更高功率水平的遷移會(huì)導(dǎo)致一些電氣保護(hù)問題。

“直流快速充電應(yīng)用面臨許多挑戰(zhàn)，從快速充電標(biāo)準(zhǔn)到充電基礎(chǔ)設(shè)施問題，再到熱效率管理，再到保護(hù)電氣系統(tǒng)免受故障影響，”戴說。“在森薩塔，我們專注于直流快速充電系統(tǒng)的電氣保護(hù)。為了縮短充電時(shí)間，許多大功率充電器正在從 400 V 遷移到 1,000 V，從 50 kW 遷移到 350 kW 甚至更高。這給充電系統(tǒng)中的電氣保護(hù)元件帶來了許多挑戰(zhàn)——電壓水平的提高和充電功率的增加推動(dòng)了接觸器和保險(xiǎn)絲等高壓元件的能力增強(qiáng)?！?/p>

戴指出，這里最明顯的擔(dān)憂是更高的電壓更容易產(chǎn)生電弧，這需要更大的間隔距離才能將其熄滅?！斑@需要接觸器和熔斷器采用技術(shù)來增加分離距離以快速熄滅任何電弧，”他說?！胺駝t，不間斷的電弧會(huì)導(dǎo)致接觸器或保險(xiǎn)絲劇烈爆炸。另一個(gè)問題是過流條件下的接觸器和保險(xiǎn)絲配對(duì)。當(dāng)接觸器開始斷開電路時(shí)，它可以開始消散自身內(nèi)部的一些過電流，從而阻止該電流可用于適當(dāng)?shù)仄茐谋ｋU(xiǎn)絲。潛在影響可能是整個(gè)系統(tǒng)的災(zāi)難性故障。森薩塔的斷開解決方案，其中接觸器和保險(xiǎn)絲配對(duì)以協(xié)同工作，

遷移到更高的電壓

雖然更高的電壓和電流水平會(huì)縮短充電時(shí)間，但它們會(huì)增加安全風(fēng)險(xiǎn)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。高壓接觸器提供安全的電路連續(xù)性，同時(shí)需要串聯(lián)熔斷器以在發(fā)生危險(xiǎn)短路事件時(shí)保護(hù)電路。

森薩塔的電路保護(hù)解決方案（來源：森薩塔科技）

傳統(tǒng)的直流熱熔斷器技術(shù)專為短路情況而設(shè)計(jì)，這意味著在發(fā)生短路、大電流的情況下，熔斷器利用連接的熔化來斷開電路。戴指出，傳統(tǒng)直流熱熔斷器面臨的挑戰(zhàn)是在電流不夠高的過流情況下，熱熔斷器需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能熔化。

“這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)灰色區(qū)域，在該區(qū)域中，電流水平可能會(huì)超過接觸器在未達(dá)到觸發(fā)保險(xiǎn)絲的熱點(diǎn)的情況下中斷負(fù)載的能力，”他說?！笆褂?GigaFuse 消除了在超過接觸器分?jǐn)嗄芰Φ耐瑫r(shí)激活熱熔斷器之前的這段時(shí)間。GigaFuse 有助于彌合接觸器的功能 [正常操作] 與保險(xiǎn)絲跳閘之間的差距，有助于提供過流和短路保護(hù)。

“接觸器和保險(xiǎn)絲是直流快速充電器中的關(guān)鍵任務(wù)組件，”戴補(bǔ)充道?！敖佑|器在正常充電期間提供安全的電路連續(xù)性或分離過電流，而保險(xiǎn)絲在危險(xiǎn)的短路和過電流情況下保護(hù)充電系統(tǒng)。關(guān)鍵是要有可以串聯(lián)工作的接觸器和保險(xiǎn)絲，以確保在正常運(yùn)行和過流條件下對(duì)充電器進(jìn)行無縫保護(hù)?！?/p>

接觸器和保險(xiǎn)絲

更高的電壓等級(jí)和更高的接觸器充電功率意味著產(chǎn)品需要具有更高的分?jǐn)嗄芰Γ蛻粢蠼佑|器的額定電壓為 1,000 V 和 500 A，Dai 說。此外，另一個(gè)需要的功能是接觸器的雙向性，它允許從電網(wǎng)和車輛到電網(wǎng) (V2G) 系統(tǒng)為 EV 電池充電，這將允許在能源交換市場(chǎng)中利用電網(wǎng)智能。

“除了 V2G 之外，動(dòng)態(tài)功率分配是一種技術(shù)趨勢(shì)，它通過組合或共享來自多個(gè)充電端口的功率來根據(jù)實(shí)際需求定制充電，”戴說?！敖佑|器的雙向功能使充電器能夠通過允許電流向前或向后流動(dòng)來動(dòng)態(tài)分配功率。”

森薩塔科技使用的接觸器技術(shù)是密封的并充滿氣體，因此與開放式接觸器相比，它以相對(duì)較小的尺寸提供了開關(guān)所需的電源，具有所需的穩(wěn)健性。森薩塔繼續(xù)其密封開關(guān)技術(shù)戰(zhàn)略，推出高壓熔斷器產(chǎn)品。GigaFuse 是一種密封機(jī)電熔斷器，專為高壓和大功率熔斷器應(yīng)用要求而設(shè)計(jì)?！癎iagFuse 系列包括具有無源和無源/有源組合的保險(xiǎn)絲產(chǎn)品；它顯著提高了系統(tǒng)效率，消除了熱老化，并為電氣保護(hù)提供了設(shè)計(jì)靈活性，”戴說。

森薩塔 GigaFuse 的機(jī)電觸發(fā)機(jī)制提高了系統(tǒng)效率，消除了熱老化，并為電氣保護(hù)提供了設(shè)計(jì)靈活性。（來源：森薩塔科技）

為了應(yīng)對(duì)大功率應(yīng)用的新興技術(shù)挑戰(zhàn)，森薩塔提供了新的電氣保護(hù)集成技術(shù)?！拔覀儗⒃谌嫱瞥鲋盀榭蛻籼峁悠返囊环N新解決方案是 PyroTactor，它是世界上第一個(gè)帶有集成熱熔斷器的接觸器，”戴說?！癎FC PyroTactor 將高壓熔斷器和接觸器的功能結(jié)合在一個(gè)設(shè)備中，從而無需單獨(dú)調(diào)整每個(gè)組件的尺寸。GFC 系列是雙向的，能夠處理高達(dá) 1,500 V 的系統(tǒng)電壓，其功能包括被動(dòng)和主動(dòng)觸發(fā)。這種新設(shè)計(jì)顯著降低了接觸器和熔斷器配對(duì)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，消除了熱老化，并顯著降低了安裝時(shí)間、復(fù)雜性和成本。”

審核編輯 黃昊宇