Erstens muss er über Gleichstrom-Schutzeigenschaften verfügen, um starke Überlastungen und Kurzschlüsse schnell zu unterbrechen. Zweitens muss es kompakt, vibrationsbeständig, langlebig und strukturell austauschbar sein. Drittens, und am wichtigsten, aber oft übersehen, muss das Material der Sicherungsröhre eine Hochtemperaturbeständigkeit besitzen und nicht brennbar und nicht brennbar sein.
Automobile Hochspannungssicherungen arbeiten langfristig in geschlossenen, engen Räumen ohne effektive Kühlung. Das gilt besonders, wenn sie eine geschlossene, hochtemperaturige Umgebung mit dem Akkupack teilen. Eine falsche Materialwahl kann zu thermischem Schmelzen und Verbrennen des Sicherungskörpers führen. Wie das Sprichwort sagt: "Was dich ausmacht, kann dich auch brechen." Um eine umfassende Sicherheit zu gewährleisten, muss die richtige Auswahl der Hochspannungssicherungen für Fahrzeuge mit größter Bedeutung und sorgfältiger Sorgfalt behandelt werden.
Warum Sicherungen der Standard für den Schutz von Elektrobatterien sind
Der Einsatz von Hochspannungssicherungen zum Hauptüberstromschutz von Lithiumbatteriesystemen in Elektrofahrzeugen basiert einerseits auf den klaren Anforderungen des nationalen Standards GB/T18384.1. Wichtiger ist, dass bei einem schweren Überlast- oder Kurzschlussfehler im Lithiumbatteriesystem ein robustes und zuverlässiges "Gate" benötigt wird, um die extrem zerstörerische Kurzschlussenergie abzuschalten und zu eliminieren, wodurch die Eskalation und Ausbreitung von Hochspannungsüberstromunfällen effektiv verhindert wird.
Aufgrund des begrenzten Platzes in Fahrzeugen ist es unpraktisch, sperrige und teure Gleichstromschutzschalter zu installieren. Daher ist die Verwendung kompakter, relativ kostengünstiger und einfach zu installierender Gleichstrom-Schnellsicherungen als Hauptschutzvorrichtung zur Begrenzung und Unterbrechung abnormer elektrischer Fehler in der Elektrofahrzeugbranche sowohl im In- als auch im Ausland anerkannten Sicherheitsstandard geworden.
Eine Gleichstrom-Schnellsicherung enthält ein reines Silberelement, das in einem Rohr mit hochreinem, verdichtetem Quarzsand verschweißt ist. Im Normalbetrieb ist der eigene Mikroohm-Widerstand der Sicherung vernachlässigbar. Wenn das Batteriesystem eine starke Überlastung oder einen Kurzschlussstrom von mehreren tausend Ampere erlebt, arbeiten das Silberelement und der Quarzsand zusammen, um den gesamten "Schmelzbogen-Löschungsunterbrechungsprozess" innerhalb von Millisekunden abzuschließen, wobei sie den gesamten Hochspannungsstrom und die hochenergetische Wärme im Sicherungskörper absorbieren und ableiten.
Während dieses Prozesses muss das Sicherungsrohr dem Expansionsdruck von 200–300 MPa, der durch den internen Hochspannungsbogen erzeugt wird, sowie der Strahlungswärme von über 1000°C standhalten. Wenn das Rohrmaterial nicht ausreichend mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen aufweist, platzt es, explodiert und wirft einen Lichtbogen aus, was zu Hochtemperatur-Verkohlung und Verbrennung führt.
Die verborgene Gefahr: Organische Fusionskörper
Nach 2014, mit dem erheblichen Wachstum der Elektrofahrzeugproduktion und der zunehmenden Energiekapazität von Batterien, wurde der fatale Fehler, organische Materialien für Sicherungskörper zu verwenden, in verschiedenen Vorfällen offengelegt. Nutzer berichteten von mehreren Fällen von Verbrennung des Sicherungskörpers mit organischen Verbundrohren, meist während des Ladeprozesses von Elektrobussen mit Systemen über 500V.
Faktoren wie die Lebensdauer der Batterie, die die Garantie überschreitet, die Verwendung einer organischen Materialbasis für die Sicherung, lose leitfähige Schrauben oder das zu nah an der Metallgehäuse liegende Sicherung können alle unbeabsichtigte Lichtbögen und Brände auslösen. Früher wurden aufgrund unvollständiger Informationen von Unfallorten und der Zurückhaltung einiger Fahrzeug- und Batteriehersteller, Details preiszugeben, Probleme wie unkontrolliertes Überladen von Lithiumbatterien, das zu Leckagen führte, Kurzschlüsse und unsachgemäßer Sicherungsinstallation nicht gründlich als Ursachen analysiert.
Warum sollte ein organischer Verbundkörper schmelzen und entzünden, während das innere Silberelement und der Quarzsand weitgehend intakt blieben? Woher kam dieser starke Kurzschluss-Schub? Diese Fragen führten nicht nur zu langanhaltender Verwirrung und Debatte zwischen Lieferanten und Kunden, sondern führten auch zu öffentlichen Zweifeln und Besorgnis über die Sicherheit neuer Elektrofahrzeuge.
Tiefgehende Untersuchungen zum Selbstzündungsphänomen organischer Sicherungskörper zeigten, dass die Wärmeverzerrungstemperatur organischer Verbundwerkstoffe im Allgemeinen unter 200 °C liegt. Beim längeren Betrieb in der geschlossenen Hochtemperaturumgebung einer Batterie oder Hochspannungsbox, insbesondere bei Installationen in einer Ecke mit schlechter Belüftung, erfährt das Material eine erhebliche thermische Alterung. Dies führt zu einem allmählichen Rückgang sowohl der mechanischen als auch der Isolierungsfestigkeit.
Unkontrolliertes Überladen ist besonders häufig bei elektrischen Bussen, die bei hohen Spannungen (über 500 V) laden. Der Kurzschlussstoß, der durch Batterieleckage oder Kondensatorausfall durch Überladung verursacht wird, kann die Relais und Sicherungen rückwärts beeinflussen und zu einem schnellen Temperaturanstieg im Innenraum führen. Dies beschleunigt den Abbau des organischen Rohrs. Wenn die Umgebungstemperatur den Schmelzpunkt des Materials überschreitet, karbonisiert der Zünderkörper schnell und verwandelt die ursprüngliche Isolierschicht in eine leitfähige. Der Hochspannungsstoß bildet dann einen äußeren Lichtbogenweg entlang der Rohrwand, der das organische Material heftig verbrennt und dazu führt, dass es sich selbst entzündet. Dies wiederum entzündet die elektrischen Kabel im Hochspannungskasten, was zu einem vollständigen Fahrzeugbrand führt. Zeugen zufolge kann der gesamte Prozess nur wenige Sekunden dauern, aber die zerstörerische Energie ist erstaunlich.
<Ausfallsequenz einer organischen Verbund-EV-Sicherung>
<Ausfallsequenz einer organischen Verbund-EV-Sicherung>Diese Theorie wurde schließlich durch den Untersuchungsbericht zum "4,26"-Elektrobusbrand in Shenzhen bestätigt, der am 9. August 2015 veröffentlicht wurde. Ein Gremium von 14 Experten aus den Bereichen Haushalts-Elektrofahrzeuge, Strombatterien, Elektrotechnik und Ladetechnik kam zu dem Schluss, dass "der Unfall durch Überladen der Strombatterie verursacht wurde, was zu Batterielecks, Kurzschluss und letztlich Feuer führte." Diese Entdeckung offenbarte den tief verwurzelten Grund für die früheren Vorfälle der Verbrennung von Zünderkörpern und dient als wichtige Lehre.
Bei fast allen dokumentierten Fällen der Verbrennung des Sicherungskörpers auf elektrischen Bussen, verursacht durch Kurzschlüsse von Batterie oder Kondensator, ist die Situation dieselbe: Ein ultrahochtemperaturer Lichtbogen breitet sich schnell über die Oberfläche des Sicherungskörpers aus, schmilzt nicht nur die Kupferanschlüsse, sondern kann auch eine 5 mm lange Stahlplatte des Hochspannungskastens durchbrennen. Dies deutet auf Temperaturen über 1200°C hin. In einer solchen Umgebung wird ein organisches Verbundrohr, das nur für 200°C ausgelegt ist, sofort verbrannt. Obwohl Reste des inneren Elements und des Sandes erhalten bleiben können, geht die Schutzfunktion der Sicherung vollständig verloren.
Daher kommen wir zu dem Schluss, dass die Verwendung organischer Verbundwerkstoffe für Hochspannungssicherungskörper keine wissenschaftlich fundierte oder sichere Lösung ist, solange die BMS- und Lade-Pfahlverwaltungssysteme keine 100%ige effektive Kontrolle über Überlade- und Überentladungsfehler von Lithiumbatterien erreichen.
Die überlegene Lösung: 95 % Alumina-Keramik
<Organischer EV-Sicherungsausfall vor und nach dem Vorfall>
Eine umfassende Sicherheitsumfrage unter mehr als 50 privaten Elektro- und Batterieintegrationsunternehmen zeigte, dass 97 % der Nutzer die Option "nicht brennbare Röhren" befürworteten und 64 % ausdrücklich "hochfeste Keramikrohre" befürworteten.
Aufgrund dieser klaren Nutzerpräferenz für absolute Sicherheit haben wir bei GONGFU Fuse die entscheidende Entscheidung getroffen, die organischen Verbundmaterialien, die wir acht year Sekunden verwendet hatten, aufzugeben. Stattdessen haben wir auf hochisolierte, temperaturbeständige und nicht brennbare 95 % Alumina (Al₂O₃ Korund) Keramik umgestellt Für unsere Sicherungskörper. Mit der absoluten Sicherheit von Elektrofahrzeugen als Hauptziel haben wir dieses Produktupgrade in unseren Massenproduktionslinien umgesetzt.
Tabelle 1: Leistungsvergleich von Fahrzeugsicherungskörpermaterialien
| Röhrenmaterial | Wärmeverzerrungstemperatur (°C) | Biegefestigkeit (MPa) | Dielektrische Festigkeit (KV/mm) |
|---|---|---|---|
| Phenolisch geformtes Rohr | 120-130 | 80 | 2 |
| Melamin-Lamin-Röhre | 150-180 | 180 | 6 |
| Epoxidglasfaser-gewickeltes Rohr | 120 | 290 | 10 |
| 95% Alumina Keramikröhre | 1650 | 280-320 | 22 |
Der Grund, warum unsere GFEFUSE-Sicherungen, einschließlich der Serien 5H20L, 5H30L, 5H38L, H10H, H14FE, H14FA, 7H30L, 7H38L, 10H30L und 10H38L, Keramik wählen, ist durch strenge Tests bewiesen. Während eines Lichtbogentests wurden die Sicherungsanschlüsse zwar durch den Lichtbogen beschädigt, aber das 95%ige Alumina-Keramikrohr blieb vollständig intakt und hielt der schweren Hochtemperaturprüfung stand. Wir haben keine Fälle von Rissen, Lichtbogenüberschlägen oder Verbrennungen mit unseren Keramikrohrsicherungen gesehen, was beweist, dass die Wahl von 95 % Alumina hochfester Keramik die richtige und rationale Lösung für die Herstellung von Hochspannungssicherungen im Automobilbereich ist.
Jüngste Tests laut der chinesischen CCC-Sicherheitszertifizierung zeigten, dass eine 500V/400A-Hochspannungssicherung im Automobil den gesamten Schmelz-Lichtbogen-Unterbrechungsprozess in nur 7,22 Millisekunden bei einem 20-ka-Kurzschlussstrom abschließen konnte. Dies bestätigt vollständig, dass keramische Rohrsicherungen nicht nur hochtemperaturbeständig und nicht brennbar sind, sondern auch eine außergewöhnliche Leistung besitzen, mit einer Strombegrenzung von 9,43 kA und einer Lichtbogenlöschzeit von 5,49 ms.
Eine abschließende Empfehlung zur Sicherheit
Nach jüngsten Brandvorfällen mit Elektrofahrzeugen hat das chinesische Ministerium für Industrie und Informationstechnologie umfassende Untersuchungen von Sicherheitsgefahren erlassen. Wir hoffen, dass Fahrzeug- und Batteriehersteller durch die Lektüre dieses Artikels bei ihren Sicherheitskontrollen großen Wert auf die Materialstruktur und die richtige Auswahl der Hochspannungssicherungen legen. Gehen Sie nicht davon aus, dass das einfache Einbauen einer beliebigen Sicherung das System "versichert" und sicher macht; Die Untersuchung muss damit beginnen, sicherzustellen, dass die Sicherung selbst "feuerfest" ist.
<Keramische Sicherung CCC Kurzschlusstest-Oszillogramm>
Wir empfehlen außerdem, dass Batteriehersteller keine Hochspannungssicherungen im Batteriekasten installieren. Es ist viel besser, sie in einem separaten, unabhängigen Gehäuse zu isolieren. Dies ist nicht nur sicherer, sondern auch für Inspektion und Austausch bequemer, sodass die häufige Demontage des Hauptbatteriepacks entfällt. Schließlich sind die Personen, die diese Verbrauchsteile ersetzen, oft Nicht-Profis, sobald Elektrofahrzeuge in großer Stückzahl verkauft werden.
Über DONGGUAN GONGFU ELECTRONICS CO., LTD.
Als engagierter Entwickler und Designer bietet GONGFU Electronics One-Stop-Lösungen für Sicherungen, Sicherungshalter, Automobilsicherungen, Autosicherungshalter, Gleichstromsicherungen, Photovoltaiksicherungen und Energiespeichersicherungen.