新能源汽車中預充電阻的選型及分析
發布時間:2020-10-20 來源:楊寶平 責任編輯:wenwei
【導讀】最近幾年,新能源汽車在中國得到迅猛發展。由於其高效、節能、低噪聲、無汙染等特點,它已成為國內外汽車工業發展的新趨勢。雖然應用在新能源汽車上的電源、驅動以及控製係統在理論上與工業中的應用沒有太大區別,但由於汽車在不同工況環境下對安全性、穩定性、可ke靠kao性xing等deng方fang麵mian都dou有you極ji高gao要yao求qiu,這zhe就jiu使shi得de電dian動dong汽qi車che在zai電dian路lu設she計ji和he所suo使shi用yong的de元yuan器qi件jian選xuan型xing上shang要yao做zuo更geng加jia全quan麵mian和he認ren真zhen的de考kao量liang。作zuo為wei電dian動dong汽qi車che動dong力li部bu分fen的de電dian池chi管guan理li係xi統tong,它ta的de安an全quan性xing、可靠性、穩定性無疑是整車性能的關鍵。本文針對電池管理係統中預充電阻的選型作以下分析和討論。
什麼是預充電阻?簡單的說就是上電初期電源要向電容充電,如果不加以限製,充電電流過大,會對繼電器、整流器件和待充電容造成較大衝擊,所以用電阻限流,這裏用到的電阻就是預充電電阻。
新能源汽車的電池管理係統都會涉及高壓預充環節,這是因為電機控製器(就是我們常說的逆變器)都dou帶dai有you較jiao大da的de母mu線xian電dian容rong。冷leng態tai啟qi動dong無wu預yu充chong電dian情qing況kuang下xia,如ru主zhu繼ji電dian器qi直zhi接jie接jie通tong,電dian池chi高gao壓ya將jiang直zhi接jie加jia載zai到dao空kong的de母mu線xian電dian容rong上shang,相xiang當dang於yu瞬shun間jian短duan路lu,極ji大da的de瞬shun間jian電dian流liu會hui損sun壞huai繼ji電dian器qi。加jia入ru預yu充chong電dian阻zu後hou,通tong過guo預yu充chong電dian回hui路lu先xian將jiang母mu線xian電dian容rong進jin行xing預yu充chong電dian,這zhe樣yang主zhu電dian路lu接jie通tong時shi的de電dian流liu就jiu可ke以yi控kong製zhi在zai安an全quan的de範fan圍wei內nei,確que保bao係xi統tong正zheng常chang運yun行xing。

womenkeyicongyishangjieshaolejiedao,yuchongdiandianzushidianchiguanlixitongzhongbukehuoqueerqieshifenguanjiandeqijian。namezhenduiciyingyongwomenyinggairuhefenxijiruhexuanzeheshidedianzune?
在電阻選型前,我們首先要清楚地了解使用工況及參數要求,歸納如下:
•高壓電池電源輸出電壓
•繼電器的額定電流
•母線電容容值
•啟動時可能的最高環境溫度
•電阻的溫升要求
•電容預充所需達到的電壓
•達到充電電壓時所需的時間
•單次脈衝還是連續脈衝?
•如果是連續脈衝,電阻能抵抗連續脈衝的次數和脈衝的間隔時間分別是?
•電池被濫用時,要求電阻保持正常工作狀態持續的時間
•電阻的安裝結構和接線方式
•絕緣電壓的要求
在了解了詳細工況和參數後就需要做一些基本的計算。通常情況下預充電被要求在500msneiwancheng,zaizhemeduandeshijiannei,dianliutongguodianzusihuodianzutisuochanshengdegaorelianglaibujibeidianzudegujiaxishou,dianzusihuodianzutibenshenjiangbudebuchengdanjuedabufenmaichongdenengliang。suoyiwomenyaoxianjisuanqidongshidemaichongnengliang,ranhouzaixuanzeheshidedianzufangan。
如果是單個脈衝, 能量計算如下:

如果是連續脈衝,當脈衝的間隔時間很短(比如小於1s)時,實際應用中耗散能量的比例很小,我們一般可以用線性累積來計算總的脈衝能量。

總能量=單個脈衝能量x連續脈衝數量
然後再確定一下預充電阻的阻值:
T = RC * Ln[(Vbat - V0)/( Vbat - Vpre)]
其中:T=預充電時間
R=預充電阻
C=負載端電容
Vbat=電池包電壓
V0=負載端閉合高壓前的電壓(可表示為0)
Vpre=預充結束時負載端電壓
一般來說,Vpre選擇為總電壓Vbat的90%或者95%,這裏認為是90%,所以公式可以表示如下:
T = RC * Ln10
則R = T / (C * Ln10)
實例分析:若總電壓為700V,負載電容C為2000uF,設定預充時間最大為300ms,當電容電壓達到電源電壓95%時,單個脈衝的能量為
E = 1/2CV2 = 442J
如果是短時間內連續5個脈衝,總的脈衝能量約為
E總= 442*5 = 2210J
預充電阻的阻值為
R = T / (C * Ln10) = 300 / 4.60 = 65.2Ω
基ji於yu以yi上shang計ji算suan,接jie下xia來lai如ru何he選xuan擇ze合he適shi的de電dian阻zu呢ne?通tong常chang用yong於yu電dian池chi包bao預yu充chong電dian阻zu的de方fang案an有you如ru下xia幾ji種zhong選xuan擇ze,我wo們men先xian來lai比bi較jiao一yi下xia不bu同tong類lei型xing電dian阻zu的de特te性xing。

tongguobijiao,womenkeyikandao,shixintaocidianzuzaixingnengshangfeichangshiyongyuyuchongdianhexiefangdeyingyong。jinguantatijixiao,danyouyushishixintaocijiegou,xiangduiyuraoxiandianzudedianzusi,yougenggaodebireronghezhiliang,keyizaiduanshijianneixishoujigaodenengliang, 而且沒有寄生電感,反應時間非常快。美國製造商KANTHAL是陶瓷實芯電阻行業的領導者,下麵是這款KANTHAL電阻的一些具體參數。


依據上麵的參數,結合上述實例的需求,如果是單個脈衝,一個252AEC的電阻就可滿足,如果是連續脈衝,需2個253AEC並聯或串聯使用。 除此之外,我們還根據市場需求研發了其他封裝類型的預充電阻,如下圖所示。

基於實芯陶瓷電阻開發的預充電阻HECR係列
最(zui)近(jin),我(wo)們(men)時(shi)常(chang)會(hui)接(jie)觸(chu)到(dao)一(yi)些(xie)在(zai)電(dian)池(chi)包(bao)中(zhong)用(yong)鋁(lv)殼(ke)繞(rao)線(xian)電(dian)阻(zu)做(zuo)預(yu)充(chong)電(dian)阻(zu)的(de)產(chan)品(pin),在(zai)其(qi)測(ce)試(shi)和(he)使(shi)用(yong)中(zhong)出(chu)現(xian)嚴(yan)重(zhong)失(shi)效(xiao)甚(shen)至(zhi)電(dian)阻(zu)爆(bao)炸(zha)的(de)案(an)例(li)。基(ji)於(yu)此(ci)現(xian)狀(zhuang)就(jiu)有(you)了(le)本(ben)文(wen)的(de)討(tao)論(lun),希(xi)望(wang)可(ke)以(yi)為(wei)讀(du)者(zhe)提(ti)供(gong)在(zai)該(gai)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)關(guan)於(yu)電(dian)阻(zu)選(xuan)型(xing)的(de)有(you)用(yong)信(xin)息(xi)。
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