電動汽車 (EV) 需要?更快的直流充電?時間才能與傳統的內燃機競爭，因此 EV 充電系統正迅速轉向輸出功率高達 350 kW 的解決方案，以將充電時間縮短至 20 分鐘以內。有了這樣的功率、電壓和電流水平，設計人員正面臨新的工程挑戰。

森薩塔科技專注于電氣化的全球高級營銷經理戴勁松在接受《電力電子報》采訪時指出，直流快速充電的主要挑戰與更高的電壓和功率水平有關。向更高電壓和更高功率水平的遷移會導致一些電氣保護問題。

“直流快速充電應用面臨許多挑戰，從快速充電標準到充電基礎設施問題，再到熱效率管理，再到保護電氣系統免受故障影響，”戴說。“在森薩塔，我們專注于直流快速充電系統的電氣保護。為了縮短充電時間，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。這給充電系統中的電氣保護元件帶來了許多挑戰——電壓水平的提高和充電功率的增加推動了接觸器和保險絲等高壓元件的能力增強。”

戴指出，這里最明顯的擔憂是更高的電壓更容易產生電弧，這需要更大的間隔距離才能將其熄滅。“這需要接觸器和熔斷器采用技術來增加分離距離以快速熄滅任何電弧，”他說。“否則，不間斷的電弧會導致接觸器或保險絲劇烈爆炸。另一個問題是過流條件下的接觸器和保險絲配對。當接觸器開始斷開電路時，它可以開始消散自身內部的一些過電流，從而阻止該電流可用于適當地破壞保險絲。潛在影響可能是整個系統的災難性故障。森薩塔的斷開解決方案，其中接觸器和保險絲配對以協同工作，

遷移到更高的電壓

雖然更高的電壓和電流水平會縮短充電時間，但它們會增加安全風險和系統設計挑戰。高壓接觸器提供安全的電路連續性，同時需要串聯熔斷器以在發生危險短路事件時保護電路。

森薩塔的電路保護解決方案（來源：森薩塔科技）

傳統的直流熱熔斷器技術專為短路情況而設計，這意味著在發生短路、大電流的情況下，熔斷器利用連接的熔化來斷開電路。戴指出，傳統直流熱熔斷器面臨的挑戰是在電流不夠高的過流情況下，熱熔斷器需要更長的時間才能熔化。

“這會產生一個灰色區域，在該區域中，電流水平可能會超過接觸器在未達到觸發保險絲的熱點的情況下中斷負載的能力，”他說。“使用 GigaFuse 消除了在超過接觸器分斷能力的同時激活熱熔斷器之前的這段時間。GigaFuse 有助于彌合接觸器的功能 [正常操作] 與保險絲跳閘之間的差距，有助于提供過流和短路保護。

“接觸器和保險絲是直流快速充電器中的關鍵任務組件，”戴補充道。“接觸器在正常充電期間提供安全的電路連續性或分離過電流，而保險絲在危險的短路和過電流情況下保護充電系統。關鍵是要有可以串聯工作的接觸器和保險絲，以確保在正常運行和過流條件下對充電器進行無縫保護。”

接觸器和保險絲

更高的電壓等級和更高的接觸器充電功率意味著產品需要具有更高的分斷能力，客戶要求接觸器的額定電壓為 1,000 V 和 500 A，Dai 說。此外，另一個需要的功能是接觸器的雙向性，它允許從電網和車輛到電網 (V2G) 系統為 EV 電池充電，這將允許在能源交換市場中利用電網智能。

“除了 V2G 之外，動態功率分配是一種技術趨勢，它通過組合或共享來自多個充電端口的功率來根據實際需求定制充電，”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來動態分配功率。”

森薩塔科技使用的接觸器技術是密封的并充滿氣體，因此與開放式接觸器相比，它以相對較小的尺寸提供了開關所需的電源，具有所需的穩健性。森薩塔繼續其密封開關技術戰略，推出高壓熔斷器產品。GigaFuse 是一種密封機電熔斷器，專為高壓和大功率熔斷器應用要求而設計。“GiagFuse 系列包括具有無源和無源/有源組合的保險絲產品；它顯著提高了系統效率，消除了熱老化，并為電氣保護提供了設計靈活性，”戴說。

森薩塔 GigaFuse 的機電觸發機制提高了系統效率，消除了熱老化，并為電氣保護提供了設計靈活性。（來源：森薩塔科技）

為了應對大功率應用的新興技術挑戰，森薩塔提供了新的電氣保護集成技術。“我們將在全面推出之前為客戶提供樣品的一種新解決方案是 PyroTactor，它是世界上第一個帶有集成熱熔斷器的接觸器，”戴說。“GFC PyroTactor 將高壓熔斷器和接觸器的功能結合在一個設備中，從而無需單獨調整每個組件的尺寸。GFC 系列是雙向的，能夠處理高達 1,500 V 的系統電壓，其功能包括被動和主動觸發。這種新設計顯著降低了接觸器和熔斷器配對的設計復雜性，消除了熱老化，并顯著降低了安裝時間、復雜性和成本。”

審核編輯 黃昊宇