Sélection élevée

Feb 06, 2024

Par Rachael Pasini | 22 juin 2023

Par Geoff Schwartz | Responsable du développement commercial • Littelfuse

Le succès sur le marché mondial des véhicules électriques dépend de la rapidité de leur mise sur le marché. Cependant, il est également essentiel de donner la priorité à la qualité et à la fonctionnalité, qui permettent une conception performante qui remporte la satisfaction du client. Comprendre comment choisir des relais CC haute tension peut contribuer à garantir la sécurité et l'efficacité des conceptions de véhicules tout-terrain.

Les applications EV hors route nécessitent des connaissances sur les relais CC haute tension pour éviter les risques de sécurité et les dommages aux équipements. Image gracieuseté de Littelfuse.

Lors de l’électrification des conceptions de véhicules, les ingénieurs peuvent rencontrer des applications présentant des tensions CC supérieures à celles auxquelles ils sont habitués. À des tensions plus élevées (48 à 1 800 V), un contacteur correctement sélectionné peut faire la différence entre une panne catastrophique et le succès. Une conception appropriée du système réduira le risque d’éclatement d’un relais, de déclenchement d’un incendie et de désactivation d’une fonction critique.

Les ingénieurs doivent comprendre la technologie des relais, les spécifications clés et les problèmes particuliers des applications CC haute tension. Lors de la sélection de relais haute tension pour les applications EV, les ingénieurs doivent prendre en compte la lévitation, la protection coordonnée des circuits, les tableaux de fermeture/déconnexion, la polarisation et éviter les relais bistables.

Jusqu'à récemment, la plupart des concepteurs de véhicules n'avaient pas à prévoir le phénomène de lévitation car il est rare dans les systèmes CA et aux tensions typiques des véhicules. Cependant, dans les véhicules électriques et les systèmes de véhicules électrifiés, la nécessité de commuter des niveaux plus élevés de puissance CC augmente le risque de lévitation dans les contacteurs. La lévitation peut se produire lors d'une condition de surintensité lorsque le champ magnétique créé par le courant est si fort qu'il éloigne le contact mobile du contact stationnaire, créant des arcs et des vibrations. Ceux-ci pourraient endommager le relais au point de provoquer une défaillance catastrophique.

Cet événement dangereux est une conséquence d'un courant dépassant les spécifications du relais. Les ingénieurs doivent connaître le niveau de courant susceptible de provoquer la lévitation et s’assurer que le circuit s’ouvrira avant que le courant n’atteigne ce point. Les ingénieurs doivent également spécifier une protection du circuit en amont qui fonctionnera suffisamment rapidement pour empêcher la lévitation dans le relais.

Au lieu d'un fusible standard, qui est un dispositif thermique dont le fonctionnement prend du temps, un module de sécurité pyrotechnique (PSM) offre une vitesse élevée et peut constituer une meilleure option. En raison de leur coût plus élevé, les PSM se limitent généralement à protéger la déconnexion de la batterie principale.

La protection des circuits coordonnée avec un relais offre un équilibre entre les déclenchements intempestifs du relais et les arcs de contact excessifs. Dans certaines applications haute tension, un différentiel typique de 4 à 5 ms peut ne pas être assez rapide. Les ingénieurs doivent obtenir les données pertinentes auprès de leurs fournisseurs pour coordonner la protection du circuit avec le relais.

De plus, la combinaison relais et fusible doit être testée pour vérifier une protection solide sans déclenchement intempestif.

Plus la tension est élevée, plus l’arc se produira et plus l’arc durera longtemps. Ainsi, les relais avec des tensions nominales plus élevées nécessitent une plus grande surface de contacteur et une construction plus robuste, ce qui signifie qu'ils ont tendance à coûter plus cher et à être physiquement plus grands. Les ingénieurs peuvent réduire les coûts et la taille en spécifiant un relais avec une valeur nominale ou continue inférieure si le relais ne subit que rarement une tension supérieure à la valeur nominale. C'est le cas si le relais ne s'ouvre ou ne se ferme pas avec une charge dessus ou si le véhicule est généralement arrêté avant l'ouverture du relais.

Par exemple, un ingénieur peut spécifier en toute sécurité un relais nominal de 500 V ou 800 V s'il ne détecte 1 000 V que quelques fois au cours de son fonctionnement, contre des milliers d'opérations à 500 V. Dans l'application, le relais peut établir ou interrompre une connexion à 1 000 V seulement 50 fois au cours de sa durée de vie opérationnelle.

Bien que la tension nominale maximale soit le plafond, les concepteurs peuvent échanger les tensions nominales contre des cycles de service. Pour aider à prendre cette décision, les concepteurs peuvent consulter le tableau de fermeture/déconnexion du fabricant, qui indique le nombre de cycles de fermeture/déconnexion qu'un relais effectuera pour chaque combinaison de tension et de courant.