之前在动力电池组第一轮培训中有给组员讲过预充回路的作用,现在再重新整理讲一讲吧!
在电动汽车的三电系统中,电池包与电机控制器是相连的,电机控制器中有较大的电容(一般为500uF~2000uF)。如果在上高压电之前电容处于零,即电容内没有能量,那么在电路闭合的一瞬间,按根据欧姆定律,负载电阻(负载电阻仅仅是导线和继电器触点的电阻,一般远小于20mΩ。)按20mΩ计算, Ua 与Ub的压差按400V计算,瞬间电流I=400V/0.02Ω=20000A。电流非常之大,这么大的电流,如果不加入预充回路限制电流,开关S1和S3必定被烧坏(如图1)。
如果加入预充回路,当S1断开,S3闭合,S2闭合,相当于S2和R构成的预充回路先接通,一般选择预充电阻为100~200Ω,这里我们选用200Ω的预充电阻。Ua 与Ub的压差仍然按400V计算,在接通一瞬间,流出预充回路的电流I=400V/200Ω=2A,所以预充回路就能起到保护的作用。同时因为有预充电阻,使得负载电容C上的电压缓慢上升,当接近电池包电压400V(一般为90~95%)时,这时,断开S2,闭合S1,就不再有大电流的冲击。因此电动汽车的驱动系统必须要加上预充回路,减小上高压电时大电流的冲击,从而保护电机控制器、电池、主继电器,提高整个驱动系统的稳定性和安全性。
图1
M为电机,F为熔断器,S1、 S2 、S3分别为主正、预充、主负继电器(开关),Ua -Ub为电池包,电动汽车一般可以不用接主负继电器。
FSEC部分赛事规则
好了,接下来我们加大些难度,如何在预充回路中进行元器件的选型。公式1-1和公式1-2仅供参考,t=预充时间,R=预充电阻;C=容性负载的电容值, UB =动力电池包的电压,Ut=容性负载端电压(相当于 Ut=95%UB),P=预充电功率。
图2
电动汽车预充时间一般为0.5s,而在FSEC赛事中规则里并没有明确规定预充时间的多少,故为了尽可能达到轻量化,可以在预充电阻选型中增大阻值,从而减小功率,功率越小黄金铝壳电阻的尺寸也越小,但是预充时间也会相应增加(如图2公式所示R→t→W)。
至于预充继电器的选型,I=U/R(如400V/200Ω=2A),即I小于预充继电器的额定电流即可,但是为了满足FSEC赛事的过检要求,最好出示该继电器分断能力寿命的说明图表(如图3)。
图3
预充继电器
预充电阻(黄金铝壳电阻)
最后,大家应该要结合自己的实际情况进行预充回路的选型,而不是人云亦云的照搬照抄,要主动去分析预充回路背后的逻辑和原理是什么,这样才能真正地提升自己的能力。
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