導入
地球温暖化とエネルギー供給の逼迫、国家エネルギー戦略の実施、人間の環境意識の継続的な向上により、電気自動車は徐々に従来の燃料自動車に取って代わりつつあります。電気自動車の出力性能と航続距離に対する人々の要求が高まるにつれて、電気自動車の出力、電流、電圧レベルは増加し続けており、その結果、電気自動車の電気システムの安全性能に対する要求も高まっています。高電圧 DC リレーは、各高電圧回路のオンとオフを制御する実行コンポーネントとして、電気自動車の安全性を保証する重要な要素です。私の国の高電圧DCリレー市場は急速に成長しています。 2021年の高電圧直流リレーの総市場規模は約50億元で、車両用および充電杭用の高電圧直流リレーの総数は2,400万個を超えます。 2025 年までに高電圧 DC リレーの市場規模は 134 億元に達すると推定されています。高電圧 DC リレーは、太陽光発電分野やエネルギー貯蔵分野でも広く使用されています。この記事では、高電圧 DC リレーについての基本的な概要を説明します。接点材料は高電圧直流リレーの中核部品として広く注目されています。市場で一般的な高電圧 DC リレーを選択し、その接点を詳細に調査しました。
1 高電圧 DC リレー
1.1 高圧直流リレーの応用シナリオ
新エネルギー車には、電気自動車のバッテリー システムとモーター コントローラーの間に高電圧 DC リレーが装備されています。システムの実行が停止すると、システムは分離の役割を果たし、システムの実行中は接続の役割を果たします。車両が故障した場合、保護のためにバッテリーシステムを車両電気システムから安全に分離できます。各新エネルギー乗用車には 5 ～ 8 個の高電圧 DC リレーを装備する必要があります。高電圧 DC リレーの最も一般的な用途を図 1 に示します。これには、主にメイン リレー、プリチャージ リレー、急速充電リレー、普通充電リレー、補助リレーが含まれます。上記のリレーは機能と電流レベルが異なります。通常、充電ラインの制御と保護のために、DC 充電パイルに 2 つの高電圧 DC リレーが構成されます。
1はメインリレーで、電流レベルは通常100A〜300Aです。 2はプリチャージリレーで、電流レベルは通常10A〜40Aです。 3は急速充電リレーで、電流レベルは通常100A〜400Aです。 4は通常の充電リレーで、電流レベルは通常10A〜40Aです。 5は補助リレーで、電流レベルは通常10A〜40Aです。 6は充電杭用のリレーで、電流レベルは通常100A〜600Aです。
1.2 新エネルギー高圧直流リレーの構造
高電圧 DC リレーの構造と接点システムを図 2 に示します。主に次のものが含まれます。シルバー電気接点、コイル、鉄心、静磁極、レリーズスプリング、消弧室およびシェル。アークによる接点の消耗を軽減するため、リレー内部の消弧室には水素の混合ガスが充填されるのが一般的です。水素の還元性により接触酸化を効果的に防止し、接触抵抗を低減できます。また、水素の優れた熱伝導率はアークの消滅に役立ちます。さらに、リレーのアーク消弧能力を高めるために、通常、アーク消弧室は電磁アーク吹きと組み合わせられますが、アーク消弧磁界の位置はリレーの設計プロセス中に固定されます。一部のリレーにはプラス極とマイナス極があります。逆に接続して使用すると、各種性能が著しく低下します。
1.3 新エネルギー高電圧直流リレーの性能要件
新エネルギー車の動作電圧は通常200V～400Vです。新エネルギー乗用車とバスのモーターの定格電力はそれぞれ30kW、80kW以上が一般的で、ピーク電力は60kW、160kWに達します。それぞれ、以上。電圧が 400 V から 800 V に増加すると、充電効率が大幅に向上し、充電時間が大幅に短縮され、ライン電流が小さくなり、電力損失が小さくなります。シルバーコンタクトFor Electrical は、新エネルギー自動車の使用体験を向上させます。ただし、電圧と電力の増加により、高電圧 DC リレーに対する要件が高くなります。
従来の燃料自動車と比較して、新エネルギー車は主に次の点に反映されて動作条件が悪くなります。 ① 電圧と電流が高い。主流モデルの電圧は 300 V ～ 400 V、電流は 200 A ～ 300 A に達しますが、従来の燃料自動車の定格電圧は通常 DC 12 V と DC 24 V で、一般的な電流は通常 50 A 以内です。 ②頻繁な衝撃電流。 ③故障電流が大きく、短絡電流も10kAを超えます。 ④電気部品の発熱が大きく、温度上昇が顕著です。従来の燃料車リレーの性能は低く、新エネルギー車の動作条件には適用できないことがわかります。
高電圧 DC リレーの一般的な試験には次のものが含まれます。 ① 抵抗寿命試験。試験電流には定格電流と過電流が含まれます。 ② 容量性負荷の電気的寿命試験。通常は接続されるだけで切断されません。 ③限界遮断能力試験。 ④ 短絡電流抵抗試験。試験工程中に爆発が起こらないことを要求し、短絡抵抗試験の要件を表 1 に示します。 自動車の運転中の複雑な動作条件により、電気システムがショートした場合高電圧 DC リレーは、接点の固着やリレーの爆発などの異常な状態を引き起こすことなく、回路をスムーズに遮断できる必要があります。高電圧 DC リレーの性能要件はメーカーごとに異なり、一般に標準要件よりも高くなります。
1.4 高圧直流リレー接点の外観と構成分析
世界の新エネルギー高電圧 DC リレー市場は非常に集中しています。 2022年には世界トップ3メーカーが市場シェアの約70％を占めた。この論文は高電圧DCリレーを分析します。ソリッドシルバー有名メーカーの電気用コンタクト。リレーの定格電圧は DC 750 V、定格電流は 250 A です。具体的な外観寸法を表2に示します。可動接点と静止接点の外観を図3、図4に示します。可動接点の表面には接触抵抗を低減するため銀メッキ処理が施されています。材料組成を蛍光X線分光法で分析したところ、可動接点と静接点の組成が同じであることが判明した。主元素はCu、残りは添加元素Teであり、その含有量は約0.3%である。アークの作用下で、低融点金属テルルが合金から分解し、大量の熱を吸収し、アークに冷却効果をもたらすため、アーク浸食に対して一定の抵抗力を持ちます。溶接プールが冷えると、テルル元素が接触溶接部で偏析して Cu2Te 脆性化合物を形成します。これは、溶融溶接に対する耐性に有益です。
1.5 接点の機械的特性の解析
接点の導電率を表 3 に示します。可動接点と静的接点の導電率は、純銅の導電率 (約 58 MS/m) よりわずかに低くなります。オリジナルの硬さソリッドシルバーコンタクトリベット硬度の結果から、可動接点と静的接点の硬度は大きく異なることがわかります。
1.6 金属組織構造
金属組織構造を図 5 に示します。図 5 からわかるように、可動接点と静的接点の金属組織構造は均一です。
1.7 走査型電子顕微鏡とエネルギースペクトルの結果
図6と図7は、視野の30倍での移動接触と静的接触のエネルギースペクトルの結果です。結果は、可動接点と静的接点の両方がテルル銅で作られており、可動接点のテルル含有量は 0.32%、静的接点のテルル含有量は 0.32% であることを示しています。シルバーエレクトリカルコンタクタの場合は {{0}.41%。エネルギースペクトルは蛍光X線スペクトルや金属組織像と組み合わせた半定量分析であるため、可動接点と静接点は主元素がCu、残りの元素が同じ材料でできていることがわかります。 Te、含有量約0.3%。
2 結論
(1) 高電圧直流リレーは、独自の構造と消弧方式により、強力な短絡遮断能力と安全保護機能を有し、新エネルギー車や充電杭の分野で広く使用されています。
(2) 高電圧 DC リレーは、低い接触抵抗を維持しながら、究極の遮断容量や短絡耐性などの厳しいテストを受ける必要があります。
(3) DC 750 V、250 A 高圧 DC リレーの可動接点と静止接点は同じ材質で作られています。電気用ソリッドシルバーコンタクトの金属組織は均一で、主元素は Cu で、残りの添加元素 Te が約 0.3% 含まれています。
私たちの純銀接点電気分野では重要な役割を果たします。この製品は高品質の銀素材で作られており、優れた電気伝導性と熱伝導性を備え、電流を安定かつ効率的に伝達し、エネルギー損失を大幅に低減し、電気機器の正常な動作をしっかりと保護します。銀色の電気接点は精密に加工されており、表面は滑らかで接触抵抗が極めて低くなります。これにより、オンオフ動作時の高速応答、信頼性の高い回路切り替え、電気システムの安定性と信頼性の向上が可能になります。
