干貨 PDU核心電氣件介紹與選型-高壓繼電器

1、干貨|PDU核心電氣件介紹與選型-高壓繼電器2017-11-26xmsun2007來源閱431轉(zhuǎn)12轉(zhuǎn)藏到我的圖書館微信分享：QQ空間QQ好友新浪微博推薦給朋友喜歡軍事的小伙伴們想必對“海灣戰(zhàn)爭”中有款“坦克殺手”，對，就是美國軍方的武裝直升機“科帕奇”記憶猶新。這款明星上有顆赫赫有名的氣件，就是Kilovac的高壓繼電器且已經(jīng)走向民間。Kilovac從1964年就開始做高壓方面的，主要是跟著美國的國防和太空計劃，在空間站上用的，后來在直升機/戰(zhàn)斗機上用，美國軍方玩的是200V+的直流系統(tǒng)，這家公司推動了真空、加壓高壓繼電器和接觸器的發(fā)展。2002年泰科(TEConnectivity)收購了K

2、ilovac品牌的高壓接觸器產(chǎn)品，Kilovac都是高大上的運用，航空航天級的。所以高壓高電流產(chǎn)品隨著新能源汽車的發(fā)展，也被“拿來主義”運用起來。這顆EV200最早是科帕奇直升機上用的。之前的文章我有聊到，新能源汽車及其部分核心氣件淵源于軍事用途，從此可以窺見一斑。高壓繼電器的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，如前幾年火爆的光伏市場等，新能源汽車領(lǐng)域如直流充電樁、DC、水暖PTC充電機、風暖PTC、動力電池、高壓箱、電動空調(diào)等涉及到高電壓部分的地方，都會用到高壓繼電器，與熔斷器算是一對好基友了，下文主要這個核心氣件聊聊在PUD里面的應(yīng)用。先來看看高壓配電盒，簡稱PDU(PowerDistributionUni

3、t)，新能源車高壓系統(tǒng)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(tǒng)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(jiān)控高壓系統(tǒng)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(tǒng)PDU相比多了整車功能模塊，功能上更加集成化，結(jié)構(gòu)上更復雜，具有水冷或是風冷等散熱結(jié)構(gòu)。PDU配置靈活，可以根據(jù)客戶要求進行定制開發(fā)，能夠滿足不同客戶不同車型需求。BDU（BatteryDisconnectUnit）電池包斷路單元，專為電池包內(nèi)部設(shè)計，也是高壓配電盒的一種。高壓繼電器原理介紹：高壓繼電器簡單理解

4、就是用較小的電流去控制較大電流的一種自動開關(guān)。在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。高壓繼電器控制的主要目的是保證電池系統(tǒng)上下電的正常進行，在汽車啟動時閉合高壓繼電器上電，在汽車停車熄火時斷開高壓繼電器下電。高壓繼電器控制屬于汽車電子電氣系統(tǒng)，其失效形式可能會對駕駛員的生命安全造成傷害，因此應(yīng)該按照ISO26262標準進行開發(fā)，以滿足功能安全要求。高壓繼電器狀態(tài)監(jiān)控主要是通過檢查高壓繼電器的觸點狀態(tài)來判斷高壓繼電器工作狀態(tài)是否符合控制要求，避免在高壓繼電器打開的情況下給高壓回路施加電氣負載，以及在高壓回路有較大電氣負載的情況下斷開高壓繼電器。高壓繼電器的觸點檢測可以準確發(fā)現(xiàn)高壓繼電器

5、粘連情況，防止在高壓繼電器粘連情況下誤操作損壞高壓回路元器件，同時合理操作高壓繼電器（打開/閉合），延長繼電器使用壽命。高壓繼電器觸點檢測方法采用帶輔助觸點檢測的高壓繼電器，也可以單獨設(shè)計輔助觸點檢測電路，通過檢測高壓繼電器兩段的電壓來判斷高壓繼電器觸點的打開/閉合狀況。高壓繼電器的兩種典型技術(shù)路線（陶瓷密封和環(huán)氧樹脂密封）陶瓷密封，這個技術(shù)路線以松下為代表；另一種是環(huán)氧樹脂密封，這個以TE為代表。其實還有種是固態(tài)的，目前應(yīng)用不多有知道的小伙伴，歡迎補充。高壓直流繼電器為什么要充氣體？氣體的滅弧原理是什么？陶瓷封裝的（松下）為什么充氫氣，而環(huán)氧封裝的（TE）為什么充氮氣？直流電和交流電的區(qū)別主

6、要在于直流電沒有過零點，一旦形成電弧，不會自己熄滅，會持續(xù)燃弧，這對觸點是致命的損傷！而電弧的本質(zhì)是什么？是電子在電場力作用下的逸出，是極端放電。因而滅弧有兩種方法，其中一種方法是加大觸點間隙（磁吹滅弧的本質(zhì)是利用洛倫茨力改變電弧的通路，可以理解為加大了觸點間隙，如果只是物理上加大觸點間隙，而不用磁吹滅弧，相應(yīng)的繼電器磁間隙也要很大，那同樣的負載能力下，體積和重量大的無法想象），另外一種方法就是在觸點之間有一種物質(zhì)，可以阻斷電子的路徑，能想到的最好的方法就是充氣體了。充氣就很講究了，第一要求氣體很活躍，氣體活躍就更容易與電弧逸出的電子碰撞，從而產(chǎn)生阻斷效應(yīng)，并且更容易帶走熱量。第二要求氣體本身

7、的分子結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定本身自帶的電子不容易逃逸。根據(jù)以上兩個要求，自然而然想到氫氣是滅弧的首選氣體，氫氣分子量在所有氣體里面最小，也最活躍，分子結(jié)構(gòu)也足夠穩(wěn)定。所以這是松下，宏發(fā)等的技術(shù)路線，因為他們走的是陶瓷封裝的路線。TE為什么不充氫氣，而是充氮氣，因為他們是環(huán)氧樹脂封裝。氫氣是最好的滅弧氣體，但他分子量小，要封住使之不泄露，環(huán)氧樹脂做不到，只能退而求其次選擇氮氣。對滅弧處理方式不同，是他們產(chǎn)品在尺寸、使用壽命、價位等方面的差異，沒有絕對的優(yōu)劣，只有適合自己的選擇。A_-G占UrrF地H、7.一楚臨同曲尿典型的環(huán)氧樹脂密封高壓接觸器典型的陶瓷密封高壓繼電器高壓繼電器的初選:1.了解客戶初步需求：

8、如額定電壓，額定電流，充放電峰值電流，峰值電流持續(xù)時間，抗震性能，工作環(huán)境要求，海拔高度,車輛的運行模擬工況等等;高壓繼電器的常用參數(shù)：觸點參數(shù)、常開觸點、常閉觸點、性能參數(shù)、絕緣電阻、耐壓、工作電流、工作電壓、安裝孔尺寸、安裝孔大小等等；先根據(jù)額定電壓選匹配型號，大多高壓繼電器電壓范圍很廣，可以匹配大多應(yīng)用場景，這個只是參考；根據(jù)額定電流繼續(xù)縮小范圍選擇型號，選擇比額定電流大，且接近的高壓繼電器，比如額定電流200A，比如某廠商額定電流200A高壓繼電器上面規(guī)格是額定電流250A繼電器，暫時選擇250A后，進一步確認信息，高壓繼電器技術(shù)參數(shù)見下頁圖1；根據(jù)客戶提供峰值電流預(yù)估預(yù)期使用壽命，見

9、下頁圖2高壓繼電器預(yù)期壽命；根據(jù)電池包電氣性能預(yù)估短路電流，根據(jù)預(yù)估短路電流估算短路電流，根據(jù)電路電流預(yù)估高壓繼電器失效時間；7比較重要的一步：把短路時高壓繼電器失效時間和熔斷器失效時間做對比，短路時繼電器失效時間比熔斷器失效時間要長，自行比對或者讓繼電器廠商做比對都可以。三，技術(shù)亀ttxna/K電inv:換図定債肌蘆g00呃=心10骨亡IOOA9市場性前瞻：如在前面提到的，高壓繼電器與熔斷器是對好基友，有熔斷器的地方基本都會用到高壓繼電器，當然，MSD除外。一輛新能源車上會用到6-10個不同電流的高壓接觸器，再加上充電樁等，市場蛋糕還是不錯的。產(chǎn)品品牌方面如上文提到的TE和松下，國內(nèi)的宏發(fā)、蘇州安來強科技等也在發(fā)力，表現(xiàn)搶眼。國內(nèi)的部分企業(yè)有配套著中國的軍方需求，也開始切入民用市場，如蚌埠的40所等等；還有低壓直流接觸器向上拓展的東亞電子等等不再一一累述。還有部分大市場應(yīng)該是在低速車，隨著鉛酸電池鋰電化，高壓繼電器將是迎來又一春，您有關(guān)注嗎？以上僅是針對在PDU高壓接觸器的部分見解與認。高壓接觸器在直流充電樁、動力電池、電動空調(diào)等場景應(yīng)用不盡相同，電流持續(xù)時間，抗震性能，工作環(huán)境要求，海拔高度，壽命要求等，需要設(shè)計選型根據(jù)不同的工況來綜合考慮，本文不作為您設(shè)計與選型最終參考。近期技術(shù)扯蛋文章預(yù)告：PDU核心電氣件介紹與選型-聊聊高壓連接器和MSD，敬請期待2017