高電圧リレーの選択とアプリケーションの分析-

新エネルギー車業界が高電圧、高出力に向けて進化を続ける中、高電圧 DC リレーは電気自動車の高電圧システムの中核となる制御コンポーネントの 1 つとなっています。{0}{1}高電圧リレーの適切な選択は、車両全体の高電圧システムの安全性、信頼性、長期安定した動作に直接影響します。-特に、電源バッテリー、モーター コントローラー、充放電システムなどの重要な回路では、高電圧リレーはオン/オフ制御、システム保護、障害分離という重要な役割を担っています。{7}}その性能限界は、車両の高電圧アーキテクチャの設計における重大な制約となっています。-

 

一般的な電気自動車の高電圧システムでは、通常、メイン リレー、プレチャージ リレー、緊急充電リレー、従来の充電リレー、高電圧システム補助リレーなどのさまざまな機能的役割を担う、5 ～ 8 個の高電圧 DC リレーが必要です。-リレーが異なれば、システム内の動作周波数、電気的ストレス、安全レベルに大きな違いがあり、それによってリレーの選択や構造設計における焦点の違いが決まります。リレーの内部電気接点、電気接点、および高電流接点は、リレーの性能上限を決定するための重要な基盤です。-

 

 

リレーは、入力信号の変化に基づいて回路を接続、切断、または切り替える自動制御要素です。自動制御、遠隔制御、および信号絶縁システムで広く使用されています。その基本的な特性は、小電流または低電力で大電流、高電力回路を制御し、制御と負荷の間の効果的な絶縁を実現することです。-

 

新エネルギー車の高電圧システムにおけるリレーの主な役割は、高電圧電源を安全に接続または切断し、異常な状況下でのバッテリーやモーター コントローラーなどのコア コンポーネントへの不可逆的な損傷を防ぐことです。{1}リレー内部の銅接点と貴金属接点材料は、頻繁なスイッチングによる電気的ストレスに耐え、高電圧システムの安全な動作のための重要な物理的基盤を形成します。-

 

 

電気自動車のコールド スタート プロセス中、モーター コントローラーには通常、大きな DC バス コンデンサが含まれています。事前充電せずにメイン リレーが直接閉じると、高電圧バッテリが空のコンデンサに瞬時に放電し、巨大な突入電流が発生し、接点の腐食、付着、さらには構造的故障を容易に引き起こす可能性があります。-

 

したがって、高電圧システムでは通常、プリチャージ方式が採用されています。プリチャージ リレーと電流制限抵抗-がソフトスタート回路を形成し、コンデンサの電圧が徐々に増加します。-バス電圧がバッテリ電圧の一定の割合に近づくと、メインリレーが閉じて主回路に接続され、閉じた瞬間の突入電流が大幅に減少します。このプロセスでは、リレーの内部コンタクタ接点と銀の電気接点のサージ耐性に対してより高い要求が課されます。

 

 

機能と耐荷重の観点から、自動車用リレーは信号リレーとパワー リレーに分類でき、ほぼすべての新エネルギー車がパワー リレーを使用しています。{0}構造的な実装の観点からは、電磁リレーとソリッドステート リレーに分類できます。-動作電圧の観点から、それらは低電圧リレーと高電圧リレーに分類できます。-

 

高電圧 DC システムでは、成熟度が高く、強力な遮断容量があり、複雑な動作条件下でも安全要件を満たす能力があるため、電磁高電圧リレーが依然として主流のソリューションです。-銀接点、ブレーカーの銀接点、バイメタル接点ブレーカーなどのリレーの内部構造は、高電圧 DC 環境への適応性の重要な設計基盤です。-

 

 

電磁高電圧リレーは、主にコイル、鉄心、アーマチュア機構、接点システム、リターン スプリングで構成されています。{0}コイルに通電すると磁界が発生し、アーマチュアを吸引して可動接点と固定接点を閉じ、回路接続が完了します。コイルへの通電が遮断されると、磁界が消え、アーマチュアがスプリングの作用でリセットされ、回路が遮断されます。-

 

非通電状態の接点の初期状態に基づいて、リレーは常開接点と常閉接点に分類できます。{0}

 

高電圧リレーは通常、停電や障害が発生した場合に高電圧回路が自動的に切断されるようにノーマルオープン構造を採用し、システムの本質安全レベルを向上させます。-接点材料は、導電性、耐摩耗性、耐アーク性のバランスをとるために、主に貴金属で作られています。

 

 

通常のリレーと比較した場合、高電圧 DC リレーの構造上の最大の違いは、シールと消弧設計にあります。{0}{1}{1}高電圧接点は通常、密閉キャビティ内に封入され、外気から隔離されるため、耐電圧が大幅に向上し、アークの伝播が抑制されます。

 

接点の切り替え中、高電圧リレーは通常、負荷時の切断を回避し、システム レベルの制御戦略によってアーク エネルギーを削減します。-内部的には、回路ブレーカーの銀接点、磁気噴火消弧構造、および高強度絶縁材を広範囲に利用して、全体的な遮断の信頼性を高めています。-

 

 

新エネルギー車では、主に高電圧耐性、高電流耐性、耐衝撃性、強力な消弧能力、信頼性の高い遮断能力の点で、従来の車両よりも高電圧 DC リレーに対して大幅に高い性能が求められます。{0}

 

高耐電圧に関しては、リレーは数百ボルトの DC 電圧に長期間耐え、負荷がかかった状態で確実に開閉できる必要があります。負荷容量に関しては、駆動システムの定格電流は通常 200A を超え、ピーク電流は 300A を超えます。リレーは、限られた体積内で十分な通電能力と放熱能力を備えている必要があります。-

 

耐衝撃性は、高電圧リレーの中核となる安全指標の 1 つです。-閉路時の容量性サージ電流は、多くの場合、定格電流の数倍、さらには数十倍にもなります。コンタクトの耐衝撃性が不十分な場合、接着不良が発生しやすくなり、安全上の重大なリスクが生じます。したがって、リレーでは、耐衝撃性を高めるために、銀の電気接点、磁気ブローアウト構造、および安定性の高い合金システムが採用されることがよくあります。{4}}

 

アークの消弧性能と遮断性能の点から見ると、高電圧 DC 環境では電気アークは簡単に自然には消えません。{0}}リレーは、接点の焼損を防ぐために、構造および材料の設計を通じてアークエネルギーを急速に弱める必要があります。一部の高性能リレーには、耐用年数を延ばすために回転電気接点や複数接点の並列構造が組み込まれています。-

 

 

高電圧リレーの選択は、車両の電気アーキテクチャ全体に基づいて段階的に収束する必要がある体系的なプロジェクトです。-設計の初期段階では、制御回路の電圧と電流の能力、および被制御回路の定格電圧、電流、接点タイプの要件を明確に定義する必要があります。これに基づいて、電圧と電流の定格に応じて暫定的な製品範囲が選択され、アークの消弧方法、キャビティの構造、端子の種類などの要素を考慮して最終的なソリューションが決定されます。

 

特定のパラメータ レベルでは、電気的寿命、定格電流、短時間通電容量、最大遮断電流、過負荷遮断容量、逆遮断容量の 6 つの主要な接触指標を評価する必要があります。--これらの指標は、車両のライフサイクル全体にわたるリレーの信頼性性能を直接決定します。

 

電気的寿命の評価は、車両の事前充電戦略および使用シナリオと組み合わせて、負荷がかかる閉鎖条件が繰り返されたときに接触性能が許容できないほど低下しないようにする必要があります。{0}{1}定格電流は、車両の長期間の安定した動作条件をカバーする必要があります。一方、短期電流は、加速、登坂、その他の条件における高負荷過渡要求を満たさなければなりません。-

 

最大遮断電流と過負荷遮断容量はリレーの重要な安全指標であり、短絡や衝突などの極端な条件下でのシステムの保護能力に直接関係します。有極設計のリレーの場合は、コストと安全冗長性のバランスをとりながら、逆方向遮断容量も評価する必要があります。

 

 

新エネルギー車の高電圧システムは、より高い出力とより高いエネルギー密度を目指して開発され続けるため、高電圧 DC リレーの技術的しきい値とシステム価値は常に増加しています。{0}{1}内部の主要なコンポーネントカスタム電気接点、精密冷間成形接点、トライメタル リレー接点は、車両の全体的な高電圧安全性能を決定するための重要な基盤となっています。{0}}

 

将来的には、電気自動車やエネルギー貯蔵システムの大規模応用が加速するため、高電圧リレーは信頼性、寿命、安全冗長性の点で進化し続けるでしょう。{0}{1}その選択とアプリケーションの設計は、車両の高電圧アーキテクチャ全体の無視できない重要な側面になります。{3}}