預充電阻和放電電阻在電動汽車高壓配電箱(PDU)的應用
電動汽車高壓配電箱(PDU),又稱為高壓配電盒,簡稱PDU(Power Distribution Unit),新能源車高壓系統解決方案中的高壓電源分配單元。通過母排及線束將高壓元器件電連接,為新能源汽車高壓系統提供充放電控制、高壓部件上電控制、電路過載短路保護、高壓采樣、低壓控制等功能等,保護和監控高壓系統的運行。PDU也能夠集成BMS主控、充電模塊、DC模塊、 PTC控制模塊等功能,與傳統PDU相比多了整車功能模塊,功能上更加集成化,結構上更復雜,具有水冷或是風冷等散熱結構。PDU配置靈活,可以根據客戶要求進行定制開發,能夠滿足不同客戶不同車型需求。BDU(BatteryDisconnect Unit )電池包斷路單元,專為電池包內部設計,也是高壓配電盒的一種。
電動汽車具有高電壓和大電流的特點,通常配備300V以上的高壓系統,工作電流可達200A以上,可能危及人身安全和高壓零部件的使用安全性。因此,在設計和規劃高壓動力系統時,不僅要充分滿足整車動力驅動要求外,還要確保汽車運行安全、駕乘人員安全和汽車運行環境安全。
通常,與動力電池相關的高壓元器件,如各回路的接觸器及保險絲等集成在動力電池包內。動力電池作為電動汽車的能量存儲裝置,受整車尺寸及布置的影響,可用空間非常有限。同時,需要保證動力電池系統維修的便利性,減少拆卸動力電池包的次數,高壓箱應運而生。
電動汽車高壓箱(PDU)的功能是保障整車系統動力電能的傳輸,是動力電池與各高壓設備的電源和信號傳遞的橋梁。并隨時檢測整個高壓系統的絕緣故障、斷路故障、接地故障及高壓故障等。
在電動汽車上,與高壓配電盒相連接的高壓部件包括:動力電池、電機控制器、變頻器、逆變電源、電動空調、電動除霜、充電座、預充電阻和放電電阻等。
今天我們來介紹預充電阻和放電電阻選型與作用:
在電動汽車的內核設備上電前兩端電壓為零,上電瞬間相當于短路,直接上電會產生大電流沖擊高壓用電器、高壓接觸器和高壓熔斷器等元器件,為了高壓電路接通瞬間的用電安全,因此需要在預充電過程中在充電回路串聯預充電電阻,對預充電電流的大小進行限制,而這里所說的電阻就是預充電阻。因此設計的小電流充電的預充電回路,加裝了預充電接觸器和預充電阻。
選擇多大的預充電阻和控制多長的預充電時間,還需要經過科學的計算,如式1所示,為預充電回路設計的理論計算依據。
根據公式Vc=E(1-e-(t/R*C))………………………………………………(式1),
式1中,Vc為預充電容兩端電壓,E為動力電池兩端電壓,C為預充總電容,t為充電時間,R為預充電阻。由上式計算出預充電電阻R和預充電時間t。
客戶會給出預充電阻值或預充時間,預充電時間t或預充電阻R因此可以根據公式1算出。電動車預充電時間一般小于1秒;我們要根據客戶給出的綜合信息選型預充電接觸器,接觸器選型參考接觸器選型介紹。
同預充電阻一樣,在高壓系統下電后,那些內部含有大容量電容的高壓用電設備還儲存有大量的電能,對整車和人員的安全產生極大的危險,所以需要設計放電電路泄放掉大容量電容內的電能,一般要求高壓用電設備自帶泄放回路,但安裝不滿這一要求用電設備的車輛,就需要單獨設計泄放回路,泄放回路中電阻和時間的確定也是有科學的理論計算依據的,如式2。
根據公式Vc=E*e-(t/R*C) ………………………………………………(式2),
式2中,Vc=36V(安全電壓),E為動力電池兩端電壓,C為高壓回路總電容值,t為放電時間,R為放電電阻。由式2計算出放電電阻R和放電時間t。
客戶會給出放電電阻電阻值,放電電時間t因此可以算出,要根據客戶給出的綜合信息選型預充電接觸器,接觸器選型參考接觸器選型介紹。一般PDU里面沒有放電電阻。