電動(dòng)汽車(chē)高壓回路預(yù)充設(shè)計(jì)

電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部預(yù)充回路主要是針對(duì)電機(jī)控制器端的大電容進(jìn)行預(yù)充，在動(dòng)力電池上高壓的瞬間因?yàn)殡姍C(jī)控制器內(nèi)部大電容瞬間相當(dāng)于短路，大電流會(huì)對(duì)控制器內(nèi)部的IGBT進(jìn)行損壞，所以需要先給控制器內(nèi)部的電容進(jìn)行充電，等電容電壓接近動(dòng)力電池電壓時(shí)，關(guān)斷預(yù)充回路，閉合電機(jī)控制器主接觸器，此時(shí)完成上電操作，預(yù)充電路的示意圖如下。

如上圖所示，動(dòng)力電池電壓Us，根據(jù)電池的串聯(lián)、并聯(lián)數(shù)量不同而有差異，動(dòng)力電池單體電壓3.1V~4.2V，標(biāo)稱(chēng)電壓3.7V，我們?cè)O(shè)計(jì)88串單體電池的話，它的電壓輸入范圍為272.8V~369.9V，標(biāo)稱(chēng)電壓為325.6V，單體電壓的串?dāng)?shù)目根據(jù)電壓需求選擇，電池的容量也與單體電池的并聯(lián)數(shù)目有關(guān)，比如說(shuō)單體電池的容量為2.7Ah，那么并聯(lián)48組電池，電池的總?cè)萘勘闶?30Ah，電壓確定的情況下，容量確定了。那么電池最大的電能也就確定了，根據(jù)計(jì)算上述電池的電能為42度電，如果電動(dòng)汽車(chē)每百公里耗電14度的話，至少可以跑300公里了，當(dāng)然這前提是不要使用空調(diào)或者PTC之類(lèi)的耗電設(shè)備。

如上圖所示，S為接觸器，其實(shí)就是一個(gè)可控開(kāi)關(guān)，一般由BMS來(lái)控制預(yù)充，R為預(yù)充電阻，也稱(chēng)為黃金鋁殼電阻，因?yàn)樗蛪罕容^高，負(fù)載能力強(qiáng)。C是電機(jī)控制器母線上的電解電容，一般比較大，通常有幾百u(mài)F。預(yù)充電阻的選型是關(guān)鍵，下面通過(guò)計(jì)算進(jìn)行分析：設(shè)計(jì)條件：假設(shè)Us=400V，C=310uF，預(yù)充至95%即認(rèn)為預(yù)充完成。I為預(yù)充電流，t為預(yù)充時(shí)間，則有：

電容兩端電壓：Uc(t)=Us(1-e-t/RC)
電容充電電流：I=C(dUc)/(dt)= C Us d(1- e-t/RC)/ d t= Us/Re-t/RC
那么電阻的瞬時(shí)功率：P(t)=I2R= 1/RUs2e-2t/RC
電阻損耗：W=∮t0P(t)dt=∮t0I2Rdt=CUs2( 1-e-2t/RC)/2
電阻平均功率：P= CUs2( 1-e-2t/RC)/(2t)

經(jīng)計(jì)算預(yù)充時(shí)間t=0.046秒； 電阻損耗W=24.7W；電阻平均功率P=536.8W；過(guò)載系數(shù)為3.57；最大充電電流I≈8A；通過(guò)上述計(jì)算，預(yù)充電阻選型50Ω 150W滿(mǎn)足電路安全需求�？梢钥闯鲱A(yù)充時(shí)間為46ms，非常短暫，幾乎不會(huì)影響整車(chē)上電流程，但是增加預(yù)充電路卻可以提高電機(jī)控制器的使用壽命，確保整車(chē)安全運(yùn)行。