It-tiftix għall-fjus fis-sistema tal-iċċarġjar jimplika tendenza li jissimplifikaw iżżejjed sistemi kumplessi. Il-problema reali hija qatt jekk teżistix jew le, iżda fejn hi, x'għandha bżonn tipproteġi, u għaliex ħafna disinji apparentement raġonevoli jispiċċaw meqruda mill-fjus ħażin. Il-protezzjoni elettrika qatt ma hija swiċċ, hija kompromess-off, li ssib fruntiera li ma tinkisirx bejn il-kurva ta 'akkumulazzjoni termali u l-impatt ta' ċirkwit-short.
Is-sena li għaddiet, fi proġett li jinvolvi stazzjon tal-iċċarġjar veloċi ta' vultaġġ għoli-800V, erġajna eżaminajna n-nodi ta' protezzjoni tal-katina kollha tal-iċċarġjar. Dak il-proġett kiseb qawwa massima ta '480 kilowatt għal kull pistola u kurrent kontinwu ta' kważi 600 amperes. L-iskema ta 'protezzjoni inizjali kienet sempliċi ħafna - tqiegħed circuit breaker tal-każ iffurmat 630A fuq in-naħa tal-input AC, u fjus għall-protezzjoni tas-semikondutturi b'400A nominali kien imqabbad f'serje maċ-ċirkwit tal-ħruġ DC. Jidher l-ebda problema, ma kienx sakemm seħħ difett tad-driegħ tal-pont tal-modulu tal-enerġija li l-fjus kien minfuħ kif mistenni. Madankollu, fil-mument meta l-ark intefa, il-vultaġġ invers indott fuq il-busbar stacked kisser is-saffi tal-ossidu tal-bieb ta 'żewġ moduli SiC intatti ħdejn xulxin. Dan il-fjus ipproteġi perfettament il-fergħa tiegħu stess, iżda waqqa 'unità ta' enerġija sħiħa ħdejha. Dan huwa punt li spiss nenfasizza: fis-sistema tal-iċċarġjar, il-fjusijiet qatt ma huma entitajiet indipendenti, l-azzjonijiet tagħhom huma nfushom parti mis-sistema temporanja, li jistgħu jinduċu r-ridistribuzzjoni tal-enerġija maħżuna fl-inductance tal-linja. L-evalwazzjoni tal-kwalità ta 'fjus m'għandhiex tiffoka biss fuq jekk tistax tinkiser, iżda wkoll fuq dak li tħalli warajha għas-sistema kollha matul il-proċess ta' skonnettjar.
Ftit nies jitkellmu dwar il-linja rqiqa ġewwa l-pistola tal-iċċarġjar. Minbarra l-linja ta 'l-enerġija prinċipali oħxon, hemm ukoll xedd tal-wajers paralleli għall-komunikazzjoni u provvista ta' enerġija awżiljarja fil-kejbil tal-kanun tal-iċċarġjar mgħaġġel DC. Skont l-istandard, dan il-wajer huwa ġeneralment biss 0.75 millimetri kwadri u jista 'jġorr mhux aktar minn 2 amperes ta' kurrent. Imma jekk il-pistola tal-iċċarġjar titgħaffeġ b'forza esterna u l-iżolament tal-linja tal-enerġija prinċipali tkun bil-ħsara, se ċirkwit-short b'dan il-wajer irqiq, u mijiet ta 'amperes ta' kurrent jaħarqu l-arness tal-wajer kollu fi gagazza fi ftit millisekondi. Il-biċċa l-kbira tad-disinjaturi ma jpoġġux fjusis indipendenti hawn, billi jiddependu kompletament fuq il-kontrollur tal-istazzjon tal-iċċarġjar biex jiskopru anomaliji permezz ta 'sensors kurrenti u jimblokka l-polz tas-sewqan. Din l-istrateġija ta 'protezzjoni elettronika pura twieġeb malajr meta jkun hemm short circuit fuq in-naħa tat-tagħbija. Madankollu, ladarba l-short circuit iseħħ qabel l-apparat tal-enerġija jew wara s-sensor, is-sezzjoni żgħira mhux protetta tar-ram issir l-aktar sors perikoluż ta 'tqabbid. Darba rajt f'analiżi ta 'falliment li 40mm biss ta' wajer mhux protett ħadu n-nar wara kurrent żejjed, u fl-aħħar mill-aħħar ħaraq il-coupler tal-gun tal-iċċarġjar kollu. Aktar tard, fid-disinji kollha tal-linji tal-pistoli mkessħa bil-likwidu tal-ġenerazzjoni l-ġdida, aħna inkorporaw direttament żewġ fjusis veloċi ta 'volum żgħir ħdejn it-terminals DC+ u DC - fit-tarf tal-pistola, ippakkjati f'garża 0603, ratata b'2A, tubu taċ-ċeramika mimli bir-ramel tal-kwarz, u ksibna kapaċità ta' tkissir 50kA @ 1000V DC. L-ispiża żdiedet b'inqas minn żewġ wan, iżda qatgħet kompletament mogħdija tad-diżastru. Deċiżjonijiet tad-disinn ħafna drabi mhumiex kompetizzjoni ta 'diffikultà teknika, iżda pjuttost jekk int verament iffaċċjajt dawk il-fallimenti tat-tarf.
Meta niġu għall-protezzjoni tal-input AC fl-OBC tal-ċarġer tal-karozza, żball moħbi ħafna huwa li tuża fjus tubulari żgħir regolari ta '5 × 20mm biex jiflaħ iż-żieda meta l-kapaċitatur kbir tan-naħa DC jinxtegħel. Il-pont tar-rettifikatur tal-input ta 'OBC ta' 6.6 kW huwa ġeneralment segwit minn kapaċitatur tal-film irqiq qrib 1000 mikrofarad, u l-ogħla kurrent ta 'żieda fil-mument tal-qawwa jista' faċilment jilħaq aktar minn 300 amperes, b'tul ta '2 sa 3 millisekondi. Jekk tagħżel fjus veloċi b'I ² t ta 'ftit għexieren ta' A ² s biss, issib li jinfetaħ mingħajr ebda ħsara fi żmien sena jew sentejn. Dan mhux minħabba li l-fjus huwa miksur, huwa minħabba li s-selettur ma fehemx l-għeja termali kkawżata mill-akkumulazzjoni ta 'żidiet perjodiċi. It-tidwib tal-fjus mhux biss bil-ħsara meta jilħaq it-temperatura tat-tidwib, iżda kull polz li joqrob lejn il-limitu I ² t tat-tidwib jikkawża żlieq żgħir tal-konfini tal-qamħ fil-kannizzata tal-metall. Wara mijiet ta 'power ups, id-dewweb lokalment bl-għonq u finalment skonnettjat qabel iż-żmien waqt proċess ta' ċċarġjar u bidu normali ħafna. Iċ-ċavetta biex tissolva din il-problema tinsab fl-aħħar nofs tal-kurva tal-parametru: ġeneralment nirrikjedu li l-fjus jiflaħ valur I ² t akbar minn tliet darbiet iż-żieda attwali I ² t taħt polz ta '10 millisekondi, filwaqt li nżommu biżżejjed veloċità ta' protezzjoni ta 'ċirkwit qasir-. Meta nagħżel, ħafna drabi naqbeż fjusis industrijali konvenzjonali u minflok nuża fjusis taċ-ċippa ddisinjati speċifikament għall-vetturi. Il-ġeometrija tat-tidwib ta 'dawn il-fjusijiet ġiet ottimizzata biex tiflaħ impatti ta' żieda ripetuta u ark fi żmien 20 mikrosekonda fil-każ ta 'short circuit reali. Din l-imġieba, li tidher li qed tissostitwixxi biss komponent, hija sostnuta minn skrutinju ripetut tal-fiżika tal-falliment u l-ispettru tat-tagħbija.
Hemm fatt ta 'spiss injorat: il-protezzjoni fis-sistema tal-iċċarġjar hija f'saffi u maqsuma, u r-rekwiżiti għall-karatteristiċi tal-fjus f'postijiet differenti jistgħu jkunu kompletament kontradittorji. Il-fjus l-eqreb għall-pakkett tal-batterija, bħall-fjus DC ta 'kurrent għoli fiċ-ċirkwit prinċipali tal-kaxxa tad-distribuzzjoni ta' vultaġġ għoli -, għandu l-missjoni ewlenija li jaqta 'l-pakkett tal-batterija mis-sistema malajr kemm jista' jkun meta jkun hemm ċirkwit qasir ġewwa l-batterija. Il-veloċità hawnhekk hija assoluta għaliex fil-mument ta 'short circuit, l-impedenza interna tal-modulu tal-batterija tal-litju hija estremament baxxa, u l-kurrent ta' short-circuit tal-pakkett tal-batterija 400V jista 'istantanjament jaqbeż 10000 amperes, li jista' jikkawża runaway termali fi żmien ftit għexieren ta 'millisekondi. F'dan il-każ, l-ark ta 'quddiem I ² t tal-fjus għandu jkun żgħir kemm jista' jkun, u xi kultant anke tidwib kompost tar-ram tal-fidda b'punti ta 'effett metallurġiku jeħtieġ li jintuża biex jibda jiddewweb b'akkumulazzjoni ta' sħana estremament baxxa. Il-fjus fuq in-naħa li tidħol tal-istazzjon tal-iċċarġjar tal-AC, min-naħa l-oħra, jittratta tip ta 'theddida kompletament differenti, bħall-kurrent residwu ikkawżat mill-vultaġġ żejjed tas-sajjetti tal-oxxillazzjoni tat-transformer tad-distribuzzjoni superimpost fuq iċ-ċirkwit tal-iċċarġjar, jew is-sħana żejda lokali fit-tul -ikkawżata mill-ossidazzjoni tal-ġonta tal-kejbil. Il-fjusijiet hawn huma l-aktar użati bħala protezzjoni ta 'backup, li jeħtieġu inerzja termali akbar u karatteristiċi tal-kurrent ta' ħin aktar bla xkiel, sabiex jikkooperaw b'mod selettiv ma 'circuit breakers ta'-livell ogħla. Li tħawwad dawn iż-żewġ xenarji u li tkopri l-postijiet kollha b'mudell wieħed hija laziness fl-inġinerija. Li tkun kapaċi tippenetra t-tliet dimensjonijiet tal-livell tal-vultaġġ, il-kapaċità ta' ċirkwit qasir-, u l-ħin kostanti biex jinħolqu żoni ta 'protezzjoni huwa sinjal veru ta' arkitettura elettrika matura.
F'ħafna stazzjonijiet tal-iċċarġjar, issib fenomenu stramb: il-circuit breaker tal-każ tal-plastik fuq in-naħa AC ta 'spiss jivvjaġġa, filwaqt li l-fjus veloċi fuq in-naħa DC jibqa' mhux mibdul. Il-persunal tal-operazzjonijiet spiss iwaħħal fuq il-varjazzjonijiet tal-vultaġġ fil-grilja tal-enerġija, iżda r-raġuni reali ħafna drabi hija n-negliġenza tal-komponenti DC waqt l-għażla. Meta l--transformer ta 'frekwenza għolja ġewwa l-modulu tal-iċċarġjar ikun preġudikat jew id-dijodu tar-rettifikatur jiddeterjora, komponenti kważi DC ta' għexieren jew saħansitra mijiet ta 'amperes se jitħalltu fil-kurrent ta' input AC. Dan il-komponent DC huwa biżżejjed biex jikkawża saturazzjoni żgħira tat-transformer, li jirriżulta f'distorsjoni severa tal-fażi fil-kampjunar tal-bord ta 'kontroll tal-protezzjoni, u r-rilaxx elettroniku tal-circuit breaker jista' għalhekk jiġġudika ħażin it-tip ta 'ħsara. Fjusijiet elettromanjetiċi puri mhumiex affettwati minn din l-interferenza tas-sinjal falz, jipprovdu biss rispons fiżiku reali għall-ġenerazzjoni tas-sħana. Huwa għalhekk li ninsisti fuq l-installazzjoni ta 'sett ta' fjusis ta 'firxa sħiħa ddisinjati apposta għal kundizzjonijiet ta' xogħol imħallta AC u DC fit-tarf tal-input AC ta 'xi substazzjonijiet b'kundizzjonijiet ta' grilja ħarxa. Il-mudell ġej minn manifattur Ġermaniż, u l-materjal tal-mili tiegħu fih mezz speċjali tat-tifi tal-ark, li jista 'jskonnettja b'mod affidabbli fil-każ ta' ħsarat fejn iż-żewġ komponenti AC u DC jikkoeżistu. Dan huwa ġudizzju li jidher konservattiv iffurmat wara ħafna lezzjonijiet mitgħallma - apparat semikonduttur jista 'biss jikkontrolla l-kurrent, fjusis biss jistgħu jtemmu l-kurrent.
Il-loġika tal-innovazzjoni ħafna drabi hija moħbija fl-interpretazzjoni mill-ġdid ta 'data antika. Minn aktar minn 800 statistika ta 'fallimenti tas-sistema tal-iċċarġjar, skoprejna mudell kontrointuwittiv: wara li l-pjattaforma tal-vultaġġ tiżdied minn 400V għal 800V, ir-rata ta' falliment tal-fjus innifsu ma tiżdiedx, iżda pjuttost tiżdied il-probabbiltà tal-wiċċ ta 'kuntatt bejn il-bracket tal-fjus u r-ringiela ta' konnessjoni li tinħaraq. Ir-raġuni hija li l-vultaġġ tal-ark jogħla maż-żieda tal-vultaġġ tas-sistema. Meta l-fjus jiġi attivat, il-vultaġġ tal-ark intern jista 'jilħaq darbtejn sa tliet darbiet il-vultaġġ tas-sistema. F'dan il-mument, il-vultaġġ għoli se jgħaqqad mal-vojt ta 'arja żgħira bejn il-qoxra tat-tarf tal-metall u l-kuntatt tal-fjus permezz ta' capacitance stray, li tikkawża flashover tal-wiċċ. Ladarba jseħħ flashover, il-mikro ark jaqbad il-fwar tal-metall, jiddeterjora malajr ir-reżistenza tal-kuntatt għal-livell milliohm, u t-tisħin Joule lokali huwa biżżejjed biex jiddewweb il-materjal tal-għatu tat-tarf. Din l-iskoperta wasslitna biex nibdlu l-kisi tal-għatu tat-tarf tal-fjus minn landa pura għal liga tal-palladju tal-fidda fil-proġett tal-pjattaforma 800V, li għandha ebusija ogħla u tejbet il-kapaċità li tirreżisti l-erożjoni tal-ark b'ordni ta 'kobor. Fl-istess ħin, iż-żieda tal-forza ta 'qabel it-tensjoni tar-rebbiegħa tal-ikklampjar minn 18 Newton għal 25 Newton, b'bidla sempliċi bħal din, naqqset ir-rata ta' tidwib anormali kkawżata minn kuntatt fqir fuq-post bi kważi 70%. L-avvanzi teknoloġiċi ħafna drabi mhumiex invenzjonijiet li jfixklu, iżda pjuttost il-punt sa fejn tista 'tinvestiga dawk id-dettalji fiżiċi ċkejkna.
Is-settur industrijali dejjem qed ifittex l-intelliġenza, iżda l-fjusis huma preċiżament wieħed mill-ftit komponenti fis-sistemi tal-iċċarġjar li m'għandhom intelliġenza xejn iżda li huma assolutament affidabbli. M'għandu l-ebda bord ta 'kontroll, l-ebda algoritmu, l-ebda interface ta' komunikazzjoni, u l-mekkaniżmu tax-xogħol tiegħu huwa sempliċi biex krudili - jiddewweb meta t-temperatura tilħaq il-punt tat-tidwib, u wara li tidwib, l-ark jitkessaħ u jintefa mill-mili. Din iċ-ċertezza saret sors rari ta’ stabbiltà fis-sistemi tal-iċċarġjar dejjem aktar kumplessi tal-lum. Meta l-protezzjonijiet elettroniċi kollha jonqsu, meta d-DSP jaħrab, issakkar tas-sinjal tas-sewqan tal-bieb tal-IGBT, u l-għassies tal-MCU jonqos milli jerġa 'jiġi reset, l-unika ħaġa li tista' tiġbed is-sistema lura mid-diżastru hija din it-tidwib tal-metall magħżul u vvalidat bir-reqqa li ġie ttestjat eluf ta 'drabi. Ma jafx li jissejjaħ fjus, sempliċement itemm it-trasformazzjoni tiegħu taħt ir-regola tal-liġijiet fiżiċi, fil-ħin it-tajjeb u bil-kurrent it-tajjeb.
Kieku kelli nwieġeb 'Is-sistema ta' ċċarġjar għandha fjus?', ngħid li kwalunkwe sistema ta' ċċarġjar kwalifikata qatt ma jista' jkollha fjus wieħed biss. Huma mqassma fil-kantunieri moħbija tal-ġenb tal-linja AC li deħlin, naħa tal-linja DC, terminali ta 'input u output tal-modulu tal-enerġija, ċirkwit prinċipali tal-pakkett tal-batteriji, u anke terminali tal-kanun tal-iċċarġjar, bil-kwiet jassumi responsabbiltajiet ta' protezzjoni kompletament differenti. L-għażla ta 'wieħed ħażin huwa ekwivalenti għall-ftuħ ta' bieb tal-ġenb inosservat fid-difiża tas-sigurtà tas-sistema. L-għażla korretta dejjem tibda billi tagħti l-illużjoni li ssib fjus universali u minflok tissaporti l-uġigħ sistemiku tal-ibbilanċjar ripetut tal-veloċità tal-protezzjoni, it-tolleranza, il-kundizzjonijiet tal-installazzjoni, il-loġika ta 'koordinazzjoni, u l-effetti tat-tixjiħ termali matul iċ-ċiklu kollu tal-ħajja. Dan huwa probabbilment l-aktar aspett charming ta 'din l-industrija, fejn kollox verament importanti huwa finalment moħbi f'tubu li jdub li huwa inqas minn għaxar ċentimetri twil.