Современные литий-ионные батареи высокого напряжения по энергоёмкости сравнимы с ДВС. Для их безопасной работы используется система управления батареей (BMS), в которую входит блок отключения батареи (BDU). В его состав входят предохранители и высоковольтные контакторы, отвечающие за быстрое отключение батареи от нагрузки при аварийных ситуациях.
В случае неисправности BMS подаёт сигнал на контактор, который должен отключить цепь быстрее, чем сработает предохранитель. Это позволяет многократно и безопасно разрывать цепь под нагрузкой.
В системах зарядки и хранения энергии один контактор выполняет обе функции: пропускает ток в батарею при зарядке и из батареи при разрядке или отдаче энергии в сеть. Для этого используется двунаправленный контактор с симметричной конструкцией: одинаковыми зазорами между контактами и равными характеристиками в обоих направлениях. Такая схема исключает необходимость использования двух отдельных контакторов.
При размыкании цепи под высоким током образуется электрическая дуга — мощный разряд, способный повредить контакты. Если дуга не будет быстро погашена, это приведёт к перегреву и износу контактного узла.
Для подавления дуги применяются газонаполненные контакторы. Внутри них расположены два неподвижных контакта и подвижный мост, который размыкает цепь. Такая конструкция:
- увеличивает длину дуги, снижая её энергию,
- использует магнитное поле от постоянных магнитов для отклонения и растяжения дуги,
- применяет сжатый водород или его смесь для ускоренного охлаждения и гашения дуги.
Перспективы применения
Высоковольтные контакторы с высокой надёжностью и быстрым временем срабатывания — ключевой элемент будущих решений в области хранения энергии и мощной зарядной инфраструктуры. По мере масштабирования систем на основе возобновляемых источников энергии, их применение позволит создавать более компактные, быстрые и безопасные установки.
Работы по улучшению износостойкости материалов и развитию алгоритмов управления направлены на дальнейшее повышение стабильности коммутации и ресурса оборудования.