预充电阻和放电电阻在电动汽车高压配电箱(PDU)的应用

来源:Autrou.com    2019-05-07    作者:奥创电子

电动汽车高压配电箱(PDU),又称为高压配电盒,简称PDU(Power Distribution Unit),新能源车高压系统解决方案中的高压电源分配单元。通过母排及线束将高压元器件电连接,为新能源汽车高压系统提供充放电控制、高压部件上电控制、电路过载短路保护、高压采样、低压控制等功能等,保护和监控高压系统的运行。PDU也能够集成BMS主控、充电模块、DC模块、  PTC控制模块等功能,与传统PDU相比多了整车功能模块,功能上更加集成化,结构上更复杂,具有水冷或是风冷等散热结构。PDU配置灵活,可以根据客户要求进行定制开发,能够满足不同客户不同车型需求。BDU(BatteryDisconnect Unit )电池包断路单元,专为电池包内部设计,也是高压配电盒的一种。

电动汽车高压配电箱(PDU)

电动汽车具有高电压和大电流的特点,通常配备300V以上的高压系统,工作电流可达200A以上,可能危及人身安全和高压零部件的使用安全性。因此,在设计和规划高压动力系统时,不仅要充分满足整车动力驱动要求外,还要确保汽车运行安全、驾乘人员安全和汽车运行环境安全。

通常,与动力电池相关的高压元器件,如各回路的接触器及保险丝等集成在动力电池包内。动力电池作为电动汽车的能量存储装置,受整车尺寸及布置的影响,可用空间非常有限。同时,需要保证动力电池系统维修的便利性,减少拆卸动力电池包的次数,高压箱应运而生。

电动汽车高压箱(PDU)的功能是保障整车系统动力电能的传输,是动力电池与各高压设备的电源和信号传递的桥梁。并随时检测整个高压系统的绝缘故障、断路故障、接地故障及高压故障等。

在电动汽车上,与高压配电盒相连接的高压部件包括:动力电池、电机控制器、变频器、逆变电源、电动空调、电动除霜、充电座、预充电阻和放电电阻等。

今天我们来介绍预充电阻和放电电阻选型与作用:

预充电阻

在电动汽车的内核设备上电前两端电压为零,上电瞬间相当于短路,直接上电会产生大电流冲击高压用电器、高压接触器和高压熔断器等元器件,为了高压电路接通瞬间的用电安全,因此需要在预充电过程中在充电回路串联预充电电阻,对预充电电流的大小进行限制,而这里所说的电阻就是预充电阻。因此设计的小电流充电的预充电回路,加装了预充电接触器和预充电阻。

选择多大的预充电阻和控制多长的预充电时间,还需要经过科学的计算,如式1所示,为预充电回路设计的理论计算依据。
根据公式Vc=E(1-e-(t/R*C))………………………………………………(式1),
式1中,Vc为预充电容两端电压,E为动力电池两端电压,C为预充总电容,t为充电时间,R为预充电阻。由上式计算出预充电电阻R和预充电时间t。
客户会给出预充电阻值或预充时间,预充电时间t或预充电阻R因此可以根据公式1算出。电动车预充电时间一般小于1秒;我们要根据客户给出的综合信息选型预充电接触器,接触器选型参考接触器选型介绍。

同预充电阻一样,在高压系统下电后,那些内部含有大容量电容的高压用电设备还储存有大量的电能,对整车和人员的安全产生极大的危险,所以需要设计放电电路泄放掉大容量电容内的电能,一般要求高压用电设备自带泄放回路,但安装不满这一要求用电设备的车辆,就需要单独设计泄放回路,泄放回路中电阻和时间的确定也是有科学的理论计算依据的,如式2。
根据公式Vc=E*e-(t/R*C) ………………………………………………(式2),
式2中,Vc=36V(安全电压),E为动力电池两端电压,C为高压回路总电容值,t为放电时间,R为放电电阻。由式2计算出放电电阻R和放电时间t。
客户会给出放电电阻电阻值,放电电时间t因此可以算出,要根据客户给出的综合信息选型预充电接触器,接触器选型参考接触器选型介绍。一般PDU里面没有放电电阻。

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