La dernière ligne de défense dans les systèmes de stockage d’énergie : analyse de la technologie des fusibles CC

Dans les systèmes de stockage d'énergie, les fusibles CC, en tant que composants de protection essentiels, ont pour principale responsabilité d'interrompre rapidement le courant de défaut dans des conditions de court-circuit-extrêmes. Ils réalisent une isolation physique du circuit grâce au mécanisme de fusion thermique de l'élément fusible dans des conditions de surcharge ou de court-circuit-, offrant une vitesse de réponse rapide, un pouvoir de coupure élevé et une forte fiabilité structurelle. En particulier dans les systèmes CC à haute tension-, lorsqu'ils sont combinés avec des matériaux à haute isolation-tels que la céramique pour les fusibles automobiles CC, le niveau de sécurité global du système peut être considérablement amélioré.

 

 

 

Un fusible CC de stockage d'énergie typique se compose de trois parties : l'élément fusible, le boîtier et le moyen d'extinction d'arc-. L'élément fusible est généralement constitué de matériaux à base d'argent ou de cuivre-, et la position et le temps de fusion sont contrôlés grâce à une conception de structure à plusieurs-cols. Le boîtier est principalement constitué de matériaux céramiques à haute résistance, tels que la céramique à 95 % d'aluminium, pour résister aux températures élevées et aux contraintes mécaniques générées au moment de la fusion. Le remplissage interne de sable de quartz est utilisé pour absorber rapidement l’énergie de l’arc, obtenant ainsi une extinction efficace de l’arc.

 

Lorsque le courant dépasse la valeur nominale et s'accumule jusqu'à une certaine énergie (I²t), l'élément fusible fond rapidement et se vaporise pour former une cassure. L'arc électrique est alors rompu et éteint par l'action du sable de quartz ; l'ensemble du processus peut être complété en microsecondes. Semblable à la conception structurelle d'un tube en céramique pour fusible haute tension, cela empêche efficacement la réapparition de l'arc dans les environnements à haute tension-, garantissant ainsi la sécurité du système.

 

 

Les fusibles CC pour le stockage d'énergie sont généralement classés selon la norme CEI 60269. En fonction du pouvoir de coupure et du scénario d'application, ils peuvent être divisés en types gG, aR, gR et gPV. Parmi ceux-ci, les types gR et gG conviennent à la protection des groupes de batteries et des bus, tandis que le type aR est principalement utilisé pour la protection des semi-conducteurs de puissance.

 

Dans les systèmes CC à haute tension-, la stabilité structurelle des fusibles dépend fortement de l'isolant en céramique, tel que le corps en céramique pour le fusible de protection contre les surcharges et les courts-circuits. Cet isolant fournit non seulement un support mécanique, mais joue également un rôle crucial dans l'isolation électrique, constituant une base importante pour atteindre un pouvoir de coupure élevé.

 

 

En fonction de leur forme structurelle, les fusibles CC à stockage d'énergie sont principalement divisés en trois catégories : le type à tube rond, le type cuboïde et le type à plaque plate.

 

Les fusibles de type tube rond utilisent principalement une structure de tube en céramique, telle que le tube en céramique pour fusible EV DC, adaptée aux scénarios d'application standardisés ; Les fusibles de type cuboïde sont fixés avec des boulons et conviennent aux systèmes à courant élevé et haute tension. Leur structure interne utilise généralement une coque en céramique haute-densité pour améliorer la dissipation thermique et la résistance mécanique.

 

Les fusibles de type plaque plate (type lame) sont principalement utilisés à l’intérieur des modules de batterie. Leur structure de faible-hauteur facilite une disposition compacte. Dans certains systèmes hautement intégrés, les fusibles peuvent également être intégrés à des boîtiers haute -tension en tant qu'unités modulaires. Les composants structurels en céramique, tels que le boîtier en céramique pour Fuse Link, garantissent les performances d'isolation tout en tenant compte de la compacité et de la fiabilité structurelles.

 

 

Les performances d'un fusible CC sont principalement déterminées par des paramètres tels que l'intégrale Joule (I²t), la tension nominale, le courant nominal et le pouvoir de coupure. I²t reflète la capacité de tenue énergétique d’un fusible et constitue un indicateur clé pour éviter les dysfonctionnements. La tension nominale doit correspondre au niveau de tension du système pour empêcher la réapparition de l'arc après le grillage du fusible.

 

Dans les environnements d'exploitation-à haute température, la stabilité des matériaux céramiques est particulièrement importante. Par exemple, le corps fondu en céramique de stéatite électrique isolant possède d'excellentes propriétés de résistance à la chaleur et d'isolation, garantissant un fonctionnement stable à long terme du fusible dans des environnements supérieurs à 50 degrés. Simultanément, le pouvoir de coupure doit couvrir le courant de court-maximum du système ; Actuellement, les systèmes de stockage d'énergie traditionnels utilisent couramment des produits avec un pouvoir de coupure de 100 kA et plus.

 

 

Dans les systèmes de stockage d'énergie, les fusibles CC sont principalement placés au niveau des nœuds clés tels que la borne positive des groupes de batteries, le jeu de barres et le côté CC du PCS. Du côté du cluster de batteries, ils sont utilisés pour isoler les défauts d'un seul-cluster ; côté jeu de barres, ils assurent une protection au niveau du système ; et côté PCS, ils protègent les appareils de puissance tels que les IGBT.

 

Différents emplacements d'application nécessitent des conceptions structurelles différentes. Par exemple, dans les scénarios d'intégration de véhicules électriques et de stockage d'énergie, les fusibles en céramique pour véhicules électriques et hybrides sont souvent utilisés comme matériau d'isolation de base pour répondre aux exigences de fiabilité dans des environnements à fortes vibrations, températures et hautes tensions.

 

 

 

La sélection des fusibles nécessite une prise en compte approfondie de l'adaptation de tension, de l'adaptation de courant, de la coordination I²t et du pouvoir de coupure. Le courant nominal est généralement sélectionné entre 1,2 et 1,5 fois le courant de fonctionnement maximum du système, tout en tenant également compte du déclassement en température. De plus, dans les systèmes de protection à plusieurs-niveaux, une coordination sélective doit être assurée, ce qui signifie que les fusibles de niveau inférieur-doivent fonctionner en premier.

 

En ce qui concerne la sélection structurelle, il est recommandé aux systèmes à haute tension-d'utiliser une structure cuboïde combinée à des matériaux céramiques à haute résistance-tels que la céramique d'alumine pour le fusible EV Bolted Connect afin de garantir une excellente stabilité mécanique et des performances d'isolation sous des surtensions de courant élevées.

 

 

À mesure que les systèmes de stockage d'énergie évoluent vers des niveaux de tension plus élevés (supérieurs à 1 500 V), des exigences plus élevées sont imposées en matière de capacité d'extinction d'arc-et de performances des matériaux des fusibles. Les futurs produits évolueront vers un pouvoir de coupure, une miniaturisation et une intelligence plus élevés, tels que l'intégration de fonctions d'indication de fusible et de surveillance à distance.

 

Au niveau des matériaux, l'application de céramiques d'alumine-de haute pureté et de structures céramiques composites améliorera encore les performances. Des structures telles que le tube en céramique pour le fusible de chargeur EV et le corps en céramique pour la série de fusibles boulonnés deviennent progressivement des solutions courantes dans le domaine de la protection CC haute tension.
 

 

 

En tant que dispositif de protection essentiel dans les systèmes de stockage d'énergie, les performances des fusibles CC affectent directement la sécurité et la stabilité du système. Avec le développement rapide des secteurs des véhicules électriques et du stockage d'énergie, la demande de composants structurels de fusibles présentant une fiabilité élevée et des performances d'isolation élevées continue de croître.

 

En nous concentrant sur cette tendance, nous nous concentrons sur la recherche, le développement et la fabrication de composants structurels en céramique haute-performances, en proposant plusieurs séries de solutions de produits, notammentCorps en céramique de fusible EV, corps en céramique pour fusible EV et corps en céramique pour fusible auxiliaire de véhicule électrique. Tirant parti d'une technologie mature de céramique d'alumine et de capacités de fabrication de précision, il peut fournir une isolation et un support structurel stables et fiables pour les fusibles CC haute tension -, répondant ainsi aux exigences strictes des applications des nouvelles énergies, des véhicules électriques et des systèmes de stockage d'énergie.