Analyse technique des contacteurs CC haute- : les plates-formes haute-tension dans les véhicules à énergie nouvelle entraînent des améliorations dans la technologie d'étanchéité en céramique

 

Avec le développement rapide des véhicules à énergie nouvelle (NEV), des systèmes de stockage d'énergie par batterie et des infrastructures de recharge à haute-puissance, les systèmes électriques évoluent vers des tensions et des courants plus élevés et une plus grande fiabilité. En tant que composants de commutation essentiels dans les systèmes électriques haute tension-des NEV, les contacteurs CC haute tension-facilitent la connexion et la déconnexion sûres entre le système de batterie et la charge, tout en fournissant une protection contre les pannes ; ce sont des composants fondamentaux pour assurer la sécurité électrique globale du véhicule.

 

Contrairement aux relais basse tension-traditionnels, les contacteurs CC haute-tension doivent commuter des circuits de manière fiable à des niveaux de tension de plusieurs centaines de volts ou plus tout en résistant à d'importantes surtensions transitoires. Par conséquent, leur conception englobe non seulement les structures mécaniques et l'actionnement électromagnétique, mais également les matériaux d'isolation, les technologies d'extinction d'arc-et la fiabilité de l'étanchéité.

 

Dans les groupes motopropulseurs NEV, des contacteurs CC haute tension-sont généralement installés dans le bloc de batterie de traction, l'onduleur, le système de commande du moteur et les circuits de charge. Au démarrage du véhicule, le contacteur se ferme, permettant à la batterie de traction d'alimenter le système d'entraînement ; à l'inverse, lorsque le véhicule s'arrête ou qu'une anomalie est détectée, le contacteur s'ouvre rapidement pour isoler le circuit haute tension-et éviter la multiplication des défauts électriques.

 

À mesure que les plates-formes de tension dans les NEV progressent,-passant des systèmes 400 V à des architectures 800 V ou même supérieures,-haute-contacteurs CC haute tension sont confrontés à des exigences de plus en plus strictes en matière de capacité de tenue à la tension, de vitesse de réponse et de normes de sécurité.

 

 

 

Les contacteurs CC haute tension-se composent principalement d'un système de contact, d'un mécanisme d'actionnement électromagnétique, d'un boîtier isolant, d'une structure d'extinction d'arc-et de composants d'étanchéité. Les contacts gèrent la transmission et l'interruption du courant, le mécanisme d'actionnement contrôle le mouvement des contacts et les structures d'isolation et d'extinction d'arc-déterminent la fiabilité du produit dans les environnements à haute-tension.

 

En fonction de l'environnement d'extinction de l'arc et des matériaux du boîtier, les contacteurs CC haute tension-sont généralement classés en types tels que le vide en céramique, la céramique hermétiquement scellée et la résine époxy encapsulée.

 

Parmi celles-ci, la structure sous vide en céramique est largement utilisée dans les NEV, les systèmes de stockage d'énergie à haute tension-et les alimentations industrielles en raison de sa rigidité diélectrique élevée, de ses excellentes performances d'étanchéité et de ses capacités stables d'extinction d'arc-.

 

Les matériaux céramiques offrent une résistance mécanique élevée, de faibles pertes diélectriques et une résistance thermique supérieure, garantissant ainsi la stabilité de l'isolation pendant le fonctionnement à long terme du contacteur-. Dans les applications haute-tension, les boîtiers en céramique atténuent l'impact de l'humidité, des contaminants et des facteurs environnementaux sur les composants internes.

 

Par exemple, les boîtiers de relais EV en céramique à haute fiabilité-protègent les systèmes de contact internes grâce à des structures d'isolation en céramique, permettant au contacteur de répondre aux exigences de fonctionnement à long terme-dans les conditions complexes typiques des véhicules à énergie nouvelle.

 

 

 

L'environnement de fonctionnement interne des contacteurs CC haute tension-est très complexe ; un arc intense se produit, en particulier lors d'une interruption de courant-élevé.

 

Le fait de ne pas contrôler l’arc rapidement et efficacement peut entraîner une érosion des contacts, une dégradation de l’isolation, voire une panne totale de l’équipement.

 

Alors que les méthodes traditionnelles d'extinction à l'arc-à base d'air-sont limitées dans des conditions de haute-tension et de-courant élevé, la technologie d'extinction à l'arc sous vide-utilise un environnement sous vide pour minimiser l'influence des médias gazeux. Cela facilite l'extinction de l'arc, améliorant ainsi la capacité de coupure et prolongeant la durée de vie.

 

Matériau clé des enceintes à vide, la céramique doit répondre simultanément à plusieurs exigences :

Rigidité diélectrique élevée ;
Excellente étanchéité hermétique ;
Résistance aux chocs thermiques ;
Stabilité à long-terme ;
Liaison fiable avec des composants métalliques.

 

Par conséquent, la métallisation céramique est devenue un processus critique dans la fabrication de contacteurs haute tension-.

 

Le processus de métallisation de la céramique crée une couche de liaison métallique fiable sur la surface de la céramique, permettant des connexions à haute résistance-entre le composant céramique et des métaux tels que le cuivre ou le molybdène, garantissant ainsi une liaison stable entre la céramique-et-métal.

 

Cette méthode de connexion garantit non seulement la résistance mécanique, mais répond également aux exigences d'un fonctionnement fiable à long terme-dans des environnements hermétiquement fermés à haute tension-.

 

 

La métallisation céramique est une technologie vitale dans la fabrication de céramiques électroniques avancées ; il s'agit de former une couche métallisée à la surface de la céramique d'alumine et de joindre ensuite la céramique au métal à l'aide de procédés tels que le brasage.

 

Dans le domaine des contacteurs CC haute tension-, cette technologie est principalement utilisée pour fabriquer des boîtiers de chambres d'extinction d'arc sous vide-, des structures de support isolantes et des assemblages hermétiques haute-tension.

 

En raison de sa haute résistance mécanique et de ses excellentes propriétés d’isolation électrique, l’alumine (Al₂O₃) est actuellement le matériau céramique isolant le plus utilisé.

 

Par exemple, employer unboîtier en céramique d'alumineLa structure des contacteurs CC haute tension-améliore efficacement la fiabilité de l'isolation dans les environnements haute-tension tout en minimisant la dégradation des performances lors d'un fonctionnement-à long terme. Par rapport aux plastiques traditionnels ou aux matériaux époxy, les céramiques d'alumine peuvent résister à des températures plus élevées et à des champs électriques plus puissants, offrant des avantages distincts dans les applications de plates-formes à haute tension-pour les véhicules à énergie nouvelle.