書接前文,預充電路總是說起來很容易,做起來又是另外一件事。

就像我前面說的那些東西,大多內容像是紙上談兵,對別人的幫助效果不明顯,當然本篇的內容也差不多……。真正厲害的是那些踏實去做的工程師們,可能看起來不起眼,也很少侃侃而談,但做出來的東西讓人放心。

功率電阻用於承受和消耗大量的功率,它們由具有高導熱性的材料製成,可實現高效冷卻。它們通常設計為與散熱器耦合,以便能夠消耗大量功率。

對於預充電阻(類似應用剎車電阻),常見的類型如下圖中的兩種,都是常見的金屬鋁殼電阻;這兩種電阻屬於功率電阻中的線繞電阻,但我更喜歡叫繞線電阻,哈哈,這不重要。

圖片來源於https://www.resistor.today

繞線電阻通常是在棒狀陶瓷絕緣基體或其他絕緣基體上面繞制電阻絲(如下圖),電阻絲為鎳鉻或錳銅等合金材料,電阻絲的兩端連接固定引腳,電阻絲通常塗有非導電塗料,外圍使用不同的封裝材料封裝(例如鋁殼封裝)。鋁殼封裝的繞線電阻目前很普遍,其散熱能力很強,所以一般適用於大功率應用的場合。還有一種大家熟悉的陶瓷封裝的繞線電阻,我們更習慣稱之為水泥電阻,不過沒有前者頻繁用做預充電阻。

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除了繞線電阻外,還有一種電阻方案叫做實心無感陶瓷電阻(如下圖),它與繞線電阻主要區別就是它通體導電,完全無電感。它是由粉末狀的電阻材料混合後,經過成型、高溫燒結、電極處理、封裝測試後製成,可以承受高能量、大脈衝的衝擊。

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實際上這種電阻我沒有使用過,上面的介紹是從網路上獲取的信息,這裡僅僅當做是一種可能的方案放在這,多一種參考;當然,有做廣告的嫌疑,但是真的沒有廣告費給我……

接下來舉一個具體的例子:假設整車中,電池的電壓為Us=400V,負載電容C=1000uF,要求的充電時間為0.5s,即在0.5s後,電容充電到90%*Us,即Ut=360V,那麼據此來計算預充電阻R的阻值。

然後再把電阻上面的電壓波形轉換成矩形波,其中上電瞬間電容相當於短路,所以Vp=400V;那麼預充電阻的峯值功率=Vp*Vp/R=400*400/217=737W,如果按照0.5倍來降額的話,則需要的電阻單脈衝峯值功率為737*2=1474W。根據前面講到的公式,可以直接得到R=0.5/(1**ln10)=217Ω。

然後再把電阻上面的電壓波形轉換成矩形波,其中上電瞬間電容相當於短路,所以Vp=400V;那麼預充電阻的峯值功率=Vp*Vp/R=400*400/217=737W,如果按照0.5倍來降額的話,則需要的電阻單脈衝峯值功率為737*2=1474W。

最後,根據得到的脈寬與單脈衝峯值功率,對比廠家的曲線,即可判斷出選型是否合理。接著計算矩形波的時間,通過下式,因為電阻與電容兩端的電壓之和等於Us,所以電容兩端的電壓為Ut=(1-0.37)Us=0.63*Us,所以τ=217*1**ln(2.7)=0.216s,矩形脈寬t1=0.108s。

最後,根據得到的脈寬與單脈衝峯值功率,對比廠家的曲線,即可判斷出選型是否合理。

預充電路在使用中需要從整個系統的角度去考慮各個部件的上電時序,在母線的電容未完成預充時,不能打開匯流排負載(如下圖,例如DCDC,需要BMS完成預充後,再去開啟DCDC),否則會造成預充電阻流過持續的電流,加重發熱,甚至燒毀。

另外,有的廠家是把預充電阻放在負極的,我們自己去思考一下彼此的區別。

總結:這一篇把前面沒討論完預充電阻說個大概,在結尾處討論的整個系統的上電時序,這裡面其實有很多事情的,我也在努力總結學習中;所有內容,僅供參考,如有錯誤,請指出。

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