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高壓干簧繼電器助力高檔電動汽車BMS絕緣監(jiān)測設計

汽車BMS電池管理系統(tǒng)是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶,可智能化監(jiān)控管理各個電池單元,防止電池出現(xiàn)過充電和過放電,延長電池的使用壽命,監(jiān)控電池的狀態(tài)。電動汽車電池電壓范圍為200~800V,汽車使用時或電池充電時一旦發(fā)生觸電故障,會造成致命威脅!故電池和車體之間要有隔離設計,且絕緣強度必須高達3-4倍的工作電壓。即汽車行業(yè)標準絕緣強度要達到1500-2800Vdc(GT/B 18384.1-2015,7.3.3.3.2)。


主流的BMS絕緣監(jiān)測設計是通過檢測加直流電壓在動力母線和車身搭鐵之間絕緣電阻上產(chǎn)生的漏電流進行安全監(jiān)控。此漏電流可以采用一個小的電流探針在電池和車體連接處測量并監(jiān)控結(jié)果。測量時,高壓電池電路需要短時間連接到低壓測量電路,這里需要用一個高絕緣電壓的開關器件-高壓干簧繼電器做監(jiān)測和保護功能,故對高壓干簧繼電器的合理選擇成為BMS絕緣監(jiān)測設計成功的關鍵!


高檔電動汽車(如:BMW、AUDI、Daimler、Volkswagen等)選用的干簧繼電器供應商是Standex-Meder Electronics(斯丹麥德電子),主要是Standex-Meder Electronics提供的干簧繼電器相比傳統(tǒng)的固態(tài)繼電器(SSR和OptoMOS)技術優(yōu)勢更明顯,其技術競爭優(yōu)勢如下:

1)更低的導通電阻(0.1Ω VS 300Ω)

2)無漏電流(0 VS 10μA @1500V,1μA@250V)

3)更低的輸出電容(typ 0.5pF VS 3pF)

4)更寬的工作溫度范圍(-40℃~105℃ VS -40℃~85℃)

5)觸點間擊穿電壓高達5KV

6)物理隔離VS非物理隔離


在BMS絕緣監(jiān)測設計中,本文介紹一款Standex-Meder Electronics推出的干簧繼電器KT05-1A-BV88622。其額定功率100W,最大切換電壓達1000VDC,最高至5kVDC簧片擊穿電壓,沒有內(nèi)部焊點的創(chuàng)新設計,滿足爬電距離12mm的要求,符合IEC標準,AEC-Q200 & UL認證。

其尺寸為L*W*H=30.2mm*10.2mm*8.7mm,pin間距為20.3mm、27.94mm,具體請參考如下圖1所示。


圖1:高壓干簧繼電器KT05-1A-BV88622尺寸圖


最后介紹下,利用該高壓干簧管電動汽車BMS高壓絕緣監(jiān)測設計參考電路,如圖2所示。設計原理:利用2個干簧繼電器(KT-Relay)分別測量電池的正、負母線,其作用是隔離高壓電池電路和低壓測量電路。當繼電器觸點斷開時,高擊穿電壓提供完美隔離;當繼電器觸點閉合時,極低的導通電阻不會影響測量精度。


圖2:干簧管高壓絕緣檢測參考電路


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