높은 선택

레이첼 파시니(Rachael Pasini) | 2023년 6월 22일

제프 슈워츠(Geoff Schwartz) | 사업 개발 관리자 • Littelfuse

글로벌 전기자동차 시장에서의 성공은 시장 ​​출시 속도에 달려 있습니다. 그러나 고객이 만족할 수 있는 고성능 디자인을 위해서는 품질과 기능성을 우선시하는 것도 중요합니다. 고전압 DC 계전기를 선택하는 방법을 이해하면 오프로드 차량 설계를 안전하고 효율적으로 유지하는 데 도움이 됩니다.

오프 하이웨이 EV 애플리케이션에는 안전 위험과 장비 손상을 방지하기 위해 고전압 DC 릴레이에 대한 지식이 필요합니다. Littelfuse의 이미지 제공.

차량 설계를 전기화하는 동안 엔지니어는 이전에 보았던 것보다 더 높은 DC 전압을 갖는 응용 분야에 직면할 수 있습니다. 더 높은 전압(48~1,800V)에서는 적절하게 선택된 접촉기가 치명적인 실패와 성공의 차이를 의미할 수 있습니다. 적절한 시스템 설계는 계전기 폭발, 화재 발생 및 중요한 기능 비활성화의 위험을 줄여줍니다.

엔지니어는 고전압 DC 애플리케이션의 릴레이 기술, 주요 사양 및 특수 문제를 이해해야 합니다. EV 애플리케이션용 고전압 계전기를 선택할 때 엔지니어는 부상, 조정된 회로 보호, 차트 형성/차단, 분극 및 쌍안정 계전기 방지를 고려해야 합니다.

최근까지 대부분의 차량 설계자는 공중 부양 현상에 대한 계획을 세울 필요가 없었습니다. 왜냐하면 AC 시스템과 일반적인 차량 전압에서는 이러한 현상이 거의 발생하지 않기 때문입니다. 그러나 전기 자동차 및 전기 자동차 시스템에서는 더 높은 수준의 DC 전력을 전환해야 하므로 접촉기의 부상 위험이 높아집니다. 전류에 의해 생성된 자기장이 너무 강해서 움직이는 접점을 고정 접점에서 밀어내어 아크와 채터링을 생성하는 과전류 조건에서 공중 부양이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 릴레이가 치명적인 오류를 일으킬 정도로 손상될 수 있습니다.

이 안전하지 않은 이벤트는 릴레이 사양을 초과하는 전류로 인해 발생합니다. 엔지니어는 공중 부양을 일으킬 수 있는 전류 수준을 알아야 하며 전류가 해당 지점에 도달하기 전에 회로가 ​​열리도록 해야 합니다. 엔지니어는 또한 계전기의 부상을 방지할 수 있을 만큼 빠르게 작동하는 업스트림 회로 보호를 지정해야 합니다.

작동하는 데 시간이 걸리는 열 장치인 표준 퓨즈 대신 불꽃 안전 모듈(PSM)이 빠른 속도를 제공하므로 더 나은 옵션이 될 수 있습니다. 비용이 높기 때문에 PSM은 일반적으로 주 배터리 분리를 보호하는 것으로 제한됩니다.

계전기와 조화를 이루는 회로 보호는 계전기의 불필요한 트리핑과 과도한 접촉 아크 사이의 균형을 제공합니다. 일부 고전압 애플리케이션에서는 일반적인 4~5msec 차동 속도가 충분히 빠르지 않을 수 있습니다. 엔지니어는 계전기와 함께 회로 보호를 조정하기 위해 공급업체로부터 관련 데이터를 얻어야 합니다.

또한 릴레이와 퓨즈 조합을 테스트하여 불필요한 트리핑 없이 강력한 보호 기능을 검증해야 합니다.

전압이 높을수록 아크가 더 많이 발생하고 아크가 더 오래 지속됩니다. 따라서 전압 정격이 더 높은 계전기에는 더 큰 접촉기 표면적과 더 견고한 구조가 필요합니다. 이는 더 많은 비용이 들고 물리적으로 더 큰 경향이 있음을 의미합니다. 계전기에 정격보다 높은 전압이 거의 발생하지 않는 경우 엔지니어는 공칭 정격 또는 연속 정격이 낮은 계전기를 지정하여 비용과 크기를 줄일 수 있습니다. 이는 부하가 걸린 상태에서 릴레이가 열리거나 닫히지 않거나 일반적으로 릴레이가 열리기 전에 차량이 정지되는 경우입니다.

예를 들어 엔지니어는 500V에서 수천 번 작동하는 데 비해 작업 전반에 걸쳐 1000V가 몇 번만 표시된다면 공칭 500V 또는 800V 계전기를 안전하게 지정할 수 있습니다. 응용 분야에서 계전기는 연결을 끊거나 끊을 수 있습니다. 1000V의 작동 수명은 50회에 불과합니다.

최대 전압 정격은 상한선이지만 설계자는 듀티 사이클에 대한 정격 전압을 교환할 수 있습니다. 이러한 결정을 내리기 위해 설계자는 각 전압 및 전류 조합에서 계전기가 수행하는 개폐 주기 수를 보여주는 제조업체의 개폐 차트를 참조할 수 있습니다.