Conquista para satisfacer las necesidades automotrices de protección de circuitos automotrices

Jun 04, 2023

La revolución de los vehículos eléctricos (EV) se está acelerando. A medida que el pensamiento pasa de los combustibles fósiles a lo totalmente eléctrico, surgen visiones de un mundo más brillante y optimista. Pero incluso en este caso quedan desafíos por delante, especialmente en lo que respecta a la protección de fusibles de la batería.

Una estación de carga de vehículos eléctricos, también llamada punto de carga de vehículos eléctricos, es un equipo especializado que suministra energía eléctrica para la recarga de vehículos eléctricos, como los 100% eléctricos de batería y los híbridos enchufables.

A medida que aumenta la propiedad de vehículos híbridos enchufables, eléctricos y de batería, existe una creciente necesidad de estaciones de carga de acceso público ampliamente distribuidas, algunas de las cuales admiten una carga más rápida a voltajes y corrientes más altas que las disponibles en los puntos de carga de vehículos eléctricos residenciales. Muchas estaciones de carga son instalaciones en la calle proporcionadas por compañías de servicios eléctricos o ubicadas en centros comerciales minoristas y operadas por muchas empresas privadas. Estas estaciones de carga proporcionan uno o una variedad de conectores especiales o de alta resistencia que se ajustan a la variedad de estándares de conectores de carga eléctrica.

Los vehículos eléctricos actuales requieren cada vez más fusibles más resistentes, por ejemplo en forma de eslabón fusible, a medida que aumenta la densidad de potencia de las baterías. Por lo tanto, se deben utilizar fusibles adicionales y más potentes para proteger los circuitos contra sobrecorriente y cortocircuitos. Estos no sólo deben proteger de forma fiable el sistema contra corrientes elevadas, sino que también deben funcionar de forma segura con tensiones de sistema cada vez más altas. La falla de los dispositivos de protección puede provocar lesiones al operador y daños graves al sistema.

Los fusibles para vehículos eléctricos constan de un eslabón fusible que conecta dos contactos eléctricos y está rodeado por una carcasa aislante. En uso, los contactos eléctricos están separados galvánicamente, de modo que la fusión del eslabón fusible interrumpe el circuito. La elección del material y la geometría del elemento fusible son decisivas para las características de disparo del fusible respectivo. Los conductores fusibles suelen estar hechos de plata fina o de una aleación de cobre y plata.

Un elemento fusible de este tipo se calienta mediante la corriente que lo atraviesa. Si se excede significativamente la corriente nominal del fusible durante un cierto período de tiempo, el elemento fusible se fundirá. Una vez fundido el metal conductor fusible, se genera un plasma en estado gaseoso del conductor fusible y se forma un arco voltaico cuya intensidad depende en gran medida de la intensidad de la corriente y de la tensión de la corriente a desconectar. En caso de cortocircuito, esta corriente puede ser varios órdenes de magnitud mayor que la corriente nominal del fusible.

Para extinguir el arco, el conductor fusible se rodea de arena de cuarzo compactada de alta pureza, que se funde en la zona de influencia del arco y se combina con el metal fusible para formar un cuerpo sinterizado no conductor. Una vez extinguido el arco, se desconecta el circuito a proteger. El relleno de arena también suprime la presión del gas del elemento fusible que se vaporiza explosivamente. La pureza, el tamaño del grano y la densidad de la arena de cuarzo utilizada son decisivos para la extinción del arco. Una pequeña contaminación inorgánica puede provocar la vitrificación de la arena. Esto es absolutamente indeseable porque el vidrio en estado fundido es conductor de electricidad.

En caso de cortocircuito, el fusible debe desconectar de forma segura la corriente máxima esperada. La forma exterior del fusible debe permanecer intacta. El tiempo de actuación de un fusible depende de las características, así como de la corriente como factor de la corriente nominal. La corriente nominal de un fusible no es un límite estricto al que se dispara un fusible si se excede sólo ligeramente.

Los fusibles de sobrecorriente de alto voltaje para automóviles eléctricos son productos relativamente nuevos. Combinan las propiedades de los fusibles de bajo voltaje y los fusibles para automóviles. Los fabricantes deben tener en cuenta las condiciones ambientales especiales para el uso móvil en vehículos a la hora de construir y diseñar componentes.

Las cargas mecánicas debidas a golpes y vibraciones no deben afectar a la fiabilidad funcional ni a la vida útil, al igual que los cambios de carga eléctrica o las temperaturas ambiente extremas y la alta humedad. Por este motivo, se diferencian significativamente en su estructura y selección de materiales de aquellos fusibles destinados únicamente a un uso estacionario.

Con la mayor densidad de potencia de los acumuladores eléctricos para vehículos eléctricos, también están cambiando los requisitos para los componentes de protección eléctrica. Por ello, tanto para la infraestructura de carga como para su uso en los sistemas de a bordo se necesitan fusibles cada vez más resistentes.

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