プリチャージ回路とプリチャージ抵抗の選択

電力抵抗器は、大量の電力に耐えて消費するために使用され、効率的な冷却のために熱伝導率の高い材料で作られています。これらは通常、大量の電力を消費できるようにヒートシンクに接続されるように設計されています。

プリチャージ抵抗器の場合、一般的なタイプは下図の 2 つで、どちらも一般的な金属アルミニウムシェル抵抗器です。これら 2 つの抵抗は、電力抵抗器の巻線抵抗に属します。

巻線抵抗器は通常、棒状のセラミック絶縁基板などの絶縁基板に巻かれています。抵抗線はニッケルクロムやマンガン銅などの合金材で、抵抗線の両端が固定ピンで接続されています。抵抗線は通常、非導電性塗料でコーティングされ、周囲はさまざまな包装材料 (アルミニウム シェル パッケージなど) で包装されます。アルミシェルパッケージの巻線抵抗は現在非常に一般的であり、放熱能力が非常に強いため、一般にハイパワーアプリケーションに適しています。よく知られたセラミック パッケージの巻線抵抗もあります。セメント抵抗と呼ぶ方が一般的ですが、前者は頻繁に使用されるわけではありません。

プリチャージ回路のブロック図

電源投入プロセス:

まず、K-main マイナスコンタクタが閉じ、次に Kp プリチャージコンタクタが閉じます。コンデンサ C の両端とバッテリの電圧差が <10V (推奨値) のままである場合、K+ メインプラスコンタクタが閉じ、最後に Kp プリチャージコンタクタが開きます。電源投入プロセスが完了します。

通常の状況では、プリチャージは 300ms ～ 500ms 以内に完了する必要があります。このような短期間では、抵抗線または抵抗体を流れる電流によって発生する大量の熱は、抵抗器のフレームワークによって時間内に吸収されないため、抵抗線または抵抗体自体がパルスエネルギーの大部分を負担する必要があります。したがって、最初に起動時のパルスエネルギーを計算し、次に適切な抵抗ソリューションを選択する必要があります。

単一パルスの場合、エネルギー計算は次のようになります。

連続パルスの場合、パルスの間隔時間が非常に短い (1 秒未満など) 場合、実際のアプリケーションで消費されるエネルギーの割合は小さいため、一般に線形累積を使用して総パルス エネルギーを計算できます。

総エネルギー = 単一パルスのエネルギー x 連続パルスの数、プリチャージされた抵抗の抵抗値を決定します。

                    

T = R*C * Ln[(Us - U0)/( Us - Ut)]

どこ：

T= プリチャージ時間

R= プリチャージ抵抗 C= 負荷容量

Us= バッテリーパックの電圧

U0= 負荷端が高電圧を閉じる前の電圧 (0 として表すことができます)

Ut= プリチャージ終了時の負荷終了電圧

一般に Ut は総電圧 Us の 90% または 95% を選択し、これを 90% と考えますので、式は次のように表されます。

T = R*C * Ln10

R = T/(C * Ln10)

次に、プリチャージ抵抗の具体例を示します。車両のバッテリー電圧が Us=400V、負荷容量 C=1000uF、必要な充電時間が 500ms であると仮定します。つまり、500ms 後、コンデンサは 90%*Us、つまり Ut=360V まで充電されます。プリチャージ抵抗 R の抵抗値を計算します。前の式によれば、次のことが直接得られます。 R=0.5/(0.001*ln10)=217Ω。

最後に、抵抗を超えた電圧波形は矩形波に変換されます。この場合、瞬時静電容量は短絡に相当するため、Vp=400V となります。次に、プリチャージ抵抗のピーク電力 =Vp*Vp/R=400*400/217=737W、0.5 倍のディレーティングによると、必要な抵抗モノパルスのピーク電力は 737*2=1474W となります。

次に、矩形波の時間を次の式で計算します。抵抗とコンデンサの両端の電圧の和はUsに等しいため、コンデンサの両端の電圧はUt=(1-0.37)Us=0.63*Usとなり、τとなります。

=217*0.001*ln(2.7)=0.216s、方形パルス幅 t1=0.108s。

最後に、得られたパルス幅と単一パルスのピークパワーに基づいて、メーカーの曲線と比較して、その選択が妥当であるかどうかを判断できます。