下面的计算器可以帮助设计电动汽车的预充电电路。该计算器将计算在期望时间内达到期望的系统电容充电百分比所需的预充电电阻。

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要获取预充电的更多技术细节,请参考本白皮书该计算器及其结果按“原样”提供,森萨塔特此否认所有明示或默示、法定或其他形式的保证,包括但不限于适用于特定用途的所有默示保证。

图表

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第 1 部分 — 计算在所需时间内将系统充电至所需百分比的最大预充电电阻。
电池电压
Vb
所需的预充电时间(最大值)
Tmax
q %
5 tau = 99.326%(默认值)。
系统电容
C
n
R1max
第 2 部分 — 计算使用选定的电阻值带来的电能、功率和涌入电流。
R1
主电路中的总串联电阻
R2
τ
T
I(0) A
E(T) J
Pavg W
Pp W
Vd(T) V
Im A

定义

欧拉常数 e 2.71828 数值常数。
电池电压 Vb   系统/电池电压 (DC)。
已用时间 t   预充电开始后已过去的时间。
所需预充电时间(最大值) T_{max}   使系统达到所需充电水平可接受的最长时间。
期望预充电百分比 q   关闭主接触器前所需系统电容的充电百分比。
系统电容 C   需要预充电的系统/负载电容。
所需时间常数数值 n n=-ln|1-q| 将负载电容预充电至所需百分比所需的时间常数值。
最大预充电电阻 R_{1,max} R_{1,max} = \frac {T_{max}} {nC} 在所需时间内将负载电容充电至所需电平的最大预充电电阻。所用的实际预充电电阻可以小于该值,这会加快预充电速度,但通过电阻的功耗也会更高。
选定的电阻值 R_1   选定的预充电电阻值。通过勾选该框可以使用上面计算出的最大电阻,但也可以使用任何其他值,例如,试验市场上很容易买到的电阻,或尝试更快地进行预充电。
主电路中的总串联电阻 R_2   主电路中负载的总电阻、导体、开关和连接器的接触电阻等。通过以下操作确定:当您的系统完全组装和连接,正极主接触器 (K_2) 处于断开状态,负极主接触器 (K_1) 和预充电接触器 (K_3) 处于闭合状态时,使用欧姆表测量正极主接触器 (K_2) 电源端子之间的电阻。这用于确定预充电完成后主接触器 (K_2) 闭合时通过主接触器的涌入电流。R_2 应该比 R_1 小得多,否则就不需要预充电电路。
时间常数 τ τ=R_1C RC 电路的时间常数。这是将电容器充电到 63.2% SOC 所需的时间。对于给电容完全充电而言,五倍时间常数是一个很好的经验法则。否则,主接触器可能会存在焊接风险。这可以通过更改预充电时间输入 "T_{max}" 进行调整。
实际预充电时间 T T = nR_1C 使用选定的电阻值将系统预充电至所需电平所需的实际时间。如果使用 R1max,该时间应等于所需的预充电时间输入。
预充电电路涌入电流 I(0) I(t) = \frac{V_b}{R_1}e^ \frac{-t}{R_1C}

t=0 时评估

I(0) = \frac{V_b}{R_1}
t=0 时的峰值电流,正好在预充电接触器闭合时。这对于检查预充电接触器在负载下闭合的能力很重要。每次对系统进行预充电时,预充电接触器都需要闭合到该电流。
电容电压 V_c(t) V_c(t) = V_b(1-e^{\frac{-t}{R_1C}}) 在开始预充电之后的时间“t”跨越负载电容的电压。该值随电容充电而增加。
预充电电阻消耗的电能 E(T) E(t) = \frac{CV_b^2}{2}(1-e^{\frac{-2t}{R_1C}})

t=T 时评估

E(\infin) = \frac{CV_b^2}{2}
预充电过程中预充电电阻消耗的累积电能。如果预充电时间非常大(>5 倍时间常数),则这将接近 \frac{CV_b^2}{2},这等于电容充满电时存储在电容中的总电能。
功率 P(t) P(t) = I(t)^2R_1 预充电开始后,在时间“t”通过电阻消耗的功率。
平均功率 P_{avg} P_{avg} = \frac{E(T)}{T} 预充电电阻消耗的总电能除以实际预充电时间。选择预充电电阻时,确保它可以在“T”时间内处理“P_{avg}”。
峰值功率 P_p P_p = I(0)^2R_1 预充电电阻将看到的峰值瞬时功率。这发生在预充电接触器闭合的瞬间。选择预充电电阻时,确保它能在很短的时间 \lll T 内处理 "P_p"。
预充电后剩余电压增量 V_d(T) V_d(t) = V_b-V_c(t)

V_d(t) = V_be^{\frac{-t}{R_1C}}

t=T 时评估
预充电后主接触器两端剩余的电压降。这与主电路中的串联电阻一起,将决定主接触器闭合时通过主接触器的涌入电流。
预充电后主接触器涌入电流 I_m I_m = \frac{V_d(T)}{R_2} 一旦预充电完成,这是主接触器闭合时将暴露的涌入电流。


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