電動(dòng)汽車 (EV) 需要更快的充電時(shí)間才能與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)競爭，因此 EV 充電系統(tǒng)正迅速轉(zhuǎn)向高達(dá) 350 kW 的輸出功率解決方案，以將充電時(shí)間縮短至 20 分鐘以內(nèi)。憑借如此強(qiáng)大的能力，電壓和電流水平正引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員面臨新的工程挑戰(zhàn)。

在接受《電力電子報(bào)》采訪時(shí)，森薩塔科技專注于電氣化的高級(jí)全球營銷經(jīng)理戴勁松指出，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，”戴說?！霸谏_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)組件帶來了很多挑戰(zhàn)——電壓水平和充電功率的增加驅(qū)動(dòng)了接觸器和保險(xiǎn)絲等高壓組件的能力增加?！?/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熄滅?！斑@需要接觸器和熔斷器采用技術(shù)來增加間隔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)問題是過流情況下的接觸器和保險(xiǎn)絲配對(duì)。當(dāng)接觸器開始斷開電路時(shí)，它會(huì)開始消耗自身內(nèi)部的一些過電流，從而阻止該電流用于正確破壞保險(xiǎn)絲。潛在的影響可能是整個(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減少了充電時(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)保險(xiǎn)絲以在發(fā)生危險(xiǎn)短路事件時(shí)保護(hù)電路。

傳統(tǒng)的直流熱熔斷器技術(shù)是為短路情況而設(shè)計(jì)的，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。Dai指出，傳統(tǒng)直流熱熔斷器面臨的挑戰(zhàn)是電流不夠大的過流情況，熱熔斷器熔斷的時(shí)間更長。

“這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)灰色區(qū)域，在該區(qū)域電流水平可能會(huì)壓倒接觸器中斷負(fù)載的能力，而不會(huì)達(dá)到觸發(fā)保險(xiǎn)絲的熱點(diǎn)，”他說。“使用 GigaFuse 可以消除在超過接觸器的分?jǐn)嗄芰Φ那闆r下激活熱熔斷器之前的這段時(shí)間。GigaFuse 有助于彌合接觸器可以做什么 [正常操作] 和保險(xiǎn)絲何時(shí)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)充說。“接觸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)鍵是要有可以協(xié)同工作的接觸器和保險(xiǎn)絲，以確保在正常工作和過流條件下為充電器提供無縫保護(hù)?！?/p>

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）

接觸器和熔斷器

Dai 表示，更高的電壓水平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?，客戶要求額定值為 1,000 V 和 500 A 的接觸器。此外，另一個(gè)必需的功能是接觸器的雙向性，允許從電網(wǎng)和車輛到電網(wǎng) (V2G) 系統(tǒng)對(duì) 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，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。“接觸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?！?/p>

Sensata Technologies 使用的接觸器技術(shù)是密封的并充滿氣體，因此與露天接觸器相比，它以相對(duì)較小的尺寸提供了所需的功率以實(shí)現(xiàn)所??需的穩(wěn)健性。森薩塔通過推出高壓熔斷器產(chǎn)品，繼續(xù)其在密封開關(guān)技術(shù)方面的戰(zhàn)略。GigaFuse 是一種密封機(jī)電熔斷器，專為滿足高壓和大功率熔斷器應(yīng)用要求而設(shè)計(jì)。“GiagFuse 系列包括具有無源和無源/有源組合的熔斷器產(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。

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)帶有集成熱熔保險(xiǎn)絲的接觸器，”戴說。“GFC PyroTactor 在單個(gè)設(shè)備中結(jié)合了高壓熔斷器和接觸器的功能，因此無需單獨(dú)確定每個(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，其特點(diǎn)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，并顯著減少了安裝時(shí)間、復(fù)雜性和成本。”


審核編輯：劉清