随着电动汽车和储能技术的日益普及，对高效电动汽车充电和储能解决方案的需求也相应增加。直流快速充电器的一个重要元件是高压直流接触器。选择合适的高压直流接触器有助于确保电力传输安全高效。
在本指南中，我们将讨论在确定高压直流接触器尺寸时应考虑的因素。
高压直流接触器的作用是什么
直流接触器用于电池组和负载（EV 驱动逆变器或固定存储架中的 PCS）之间的功率流。显然，它必须能够打开和关闭电路。这样做的物理原理使得直流接触器变得困难。
在交流电路中，电流每秒变为零 100 或 120 次，从而为灭弧提供了自然的机会。对于直流电，这种情况不会发生。直流电路中的分离触点之间形成的电弧会一直存在，直到某些外力（磁吹、触点几何形状，甚至接触器本身的中断设计）将其从系统中移除。这就是为什么不能仅使用交流电流额定值来定义直流接触器的功能。
在典型的 EV 或 ESS 架构中，您通常会看到三个接触器角色：
主正极和负极接触器： 这是一组接触器，承载所有电池组电流并充当电池的主要隔离。
预充电接触器： 低额定值接触器，通常与电阻器一起使用，用于在初始闭合到容性负载时控制主接触器的浪涌电流。
快速充电或辅助接触器： 用于电动汽车和混合 ESS 系统，其中必须独立切换附加电流路径。
直流接触器的尺寸不应仅根据标称电池组电压来确定。电池电压在整个充电状态范围内变化；因此，您必须使用接触器额定电压以确保其能够处理最大电池组电压，即使在充电或平衡期间也可能发生这种情况。
选择接触器之前必须定义的关键电气参数
系统电压 vs. 额定绝缘电压 vs. 工作电压
不要仅根据标称电池组电压来确定尺寸。电池电压在充电状态窗口内波动，因此您需要接触器的额定电压来覆盖电池组将出现的最大电压，包括平衡条件和充电终止。
将电压等级与您的架构相匹配： 对于 400V 平台，您必须使用额定电压为 450 至 750 VDC 的接触器。然而，对于 800V 平台，接触器将为 900-1000VDC 等级；在 1500VDC 下工作的公用事业规模 ESS 串需要同等级、经过额定和测试的接触器才能在此级别工作。
将介电耐受额定值与工作额定值分开检查： 接触器的绝缘必须能够抵抗瞬态过压，而不仅仅是稳定状态。
Chinehow 的 CHC6 系列 HVDC 接触器 直接涵盖该范围，其型号额定电压高达 1500VDC，可支持汽车和电网规模电压等级，而无需强迫您使用定制部件。
连续额定电流
您的连续电流额定值需要反映最糟糕的实际工作条件，而不是平均条件。看看：
标称负载电流： 系统在正常和稳态运行时消耗的电流。
峰值或浪涌电流： 加速、再生制动或快速充电期间出现的瞬态电流。
占空比： 接触器在负载状态下闭合的频率和持续时间。电动汽车主接触器的工作周期可以持续几个小时，而储能系统接触器的工作周期可以连续很多天。
环境温度降额： 制造商发布降额曲线，因为接触电阻和散热随外壳温度而变化。 25°C 时额定电流为 300A 的接触器不一定能在密封的 60°C 电池盒内保持该额定值。
接通和分断电流容量
这是许多选型指南的不足之处，也正是尺寸过小的接触器在现场出现故障的地方。
接触器的承载 电流 是指装置稳定闭合时承载的电流。
接触器的开断电流 是指接触器需要安全可靠地开断而不致使触头出现焊缝或形成电弧的电流。
短路 中断额定值 提供了有关接触器在中断远高于其正常工作电流的故障电流时如何执行的信息。
如果您的中断额定值与故障电流情况不匹配，您最终会得到一个在您需要打开时精确焊接关闭的接触器。这是每个 BMS 工程师都希望避免的情况。
机械和电气寿命（循环额定值）
接触器数据表列出了两个寿命数据：机械寿命（无电负载运行）和电气寿命（切换额定电流时运行）。将此与您的实际应用相匹配。电动汽车的主接触器每天循环数十次，其使用寿命与固定式 ESS 装置不同，固定式 ESS 装置可能会关闭一次并保持关闭状态数周。
针对浪涌和预充电条件确定尺寸
在任何电动汽车逆变器和任何 ESS 电力转换系统中，负载侧都存在直流母线电容器。将主接触器直接连接到未充电的电容器组上会导致浪涌电流尖峰，该电流尖峰是正常工作电流的十倍或更多，持续几毫秒。该浪涌电流尖峰量足以焊接接触器上的接触点，而接触器不具有承受浪涌电流尖峰的能力。
具有预充电电路的原因是这种浪涌电流尖峰，通过与接触器串联的预充电电阻，较低额定值的接触器能够承受这种浪涌电流尖峰。
一起确定预充电电阻和接触器的尺寸： 电阻器限制电流，而接触器需要足够的中断能力来中断剩余电流，以便在发生故障时需要中断预充电电路。
将预充电时间设置为系统参数，而不是事后才想到： 如果太快，则主接触器可能无法得到保护。如果太慢，则会延迟整个启动过程。
验证您的主要承包商的额定值（假定预充电已完成）： 如果您的设计架构将主要承包商与原始浪涌电流隔离，则不要在这种情况下加大主接触器的尺寸。这将是过度设计并增加成本负担。
消弧和触头材料选择
中断 400V 的直流电弧，更不用说 1000V 或 1500V 的电压，需要经过深思熟虑的设计，而不仅仅是更大的触点。
吹灭设计利用磁场 来快速拉长和消散电弧，在大多数汽车和 ESS 品质的 HVDC 接触器中很常见。
气密密封和陶瓷密封接触器使 接触室与环境污染和湿气隔离，从而延长了在恶劣的引擎盖下或室外机柜环境中的使用寿命。 Chinehow 的 CHC 系列陶瓷密封继电器 属于此类，专为密封质量决定使用寿命的汽车和高循环应用而设计。
触点材料的选择对于耐焊接性很重要： 银氧化锡 (AgSnO2) 和银镍合金是常见的选择，因为它们在重复开关过程中可以抵抗材料转移，从而直接延长实际工作循环下的电气寿命。
环境和机械降额因素
数据表额定值假设标准测试条件。您的安装几乎肯定与它们不完全匹配。
环境和外壳温度： 电池组和 ESS 机柜可能非常热。使用制造商提供的降额图来了解您自己的预期工作温度，而不是环境温度。
海拔降额： 高海拔地区的低空气密度会导致介电强度降低，这对于屋顶太阳能电池板和山区 ESS 系统以及在高海拔地区运行的电动汽车而言意义重大。额定用于海平面操作的接触器可能需要在超过 2000 米时进行电压降额。
振动和冲击： 在汽车应用中，接触器必须满足某些振动规范，而 ESS 设备则根据其位置对冲击和地震事件有其他考虑因素。
入口防护（IP 等级）： 对于电动汽车的引擎盖下隔间、电池组和室外 ESS 机柜，有不同的要求。应确认接触器的IP等级与其实际安装地点相符。
确定电动汽车应用直流接触器的尺寸
随着电池老化及其内阻变化，电动汽车动力系统使接触器经历频繁的高周期切换以及宽电压窗口。
主包接触器（正和负）： 根据驱动逆变器的最大可能的最大连续放电电流要求进行尺寸设计，包括沿其他方向流动但仍在额定值范围内的任何再生制动电流。
预充电接触器： 专门根据逆变器的直流母线电容来确定尺寸，而不是根据主接触器额定值的一般百分比来确定。
快速充电路径： 快速充电期间，电流远高于长时间正常运行期间的电流，这使得热循环比单独的最大电流更重要。
与 BMS 和熔断器保护的协调： 接触器的中断能力必须设计为与电池组熔断器配合，而不是与它们对抗。如果您的保险丝无法足够快地清除故障，则可能需要您的接触器来中断过载电流。
确定储能系统（BESS/太阳能）直流接触器的尺寸
ESS 应用与电动汽车在一个主要方面有所不同：占空比。固定电池接触器通常闭合一次并保持闭合数小时或数天，而不是每天循环数十次。
光伏组串和汇流箱接触器与电池侧接触器： 由于光伏组串和电池组在短路期间的行为不同，电路太阳能侧存在的故障情况与电池侧存在的故障情况不同。
在这里，连续工作额定值比循环寿命更重要： 重要的是承包商能够处理持续的关闭周期，而不是在开关周期方面拥有高额定值。
与 SCADA 和紧急关闭系统的协调： 并网装置需要具有某种形式的快速关闭能力。在设计接触器尺寸标准时应考虑到这一点。
并联串切换： 如果两个或多个电池串连接到同一总线，则有必要考虑负载不平衡而不是在串之间平均分配的总系统电流。
逐步调整尺寸清单
步骤 1：电压窗口定义— 确定整个充电状态范围内的最小和最大电池组电压，包括任何过压。
第 2 步：连续电流和峰值电流— 考虑再生、快速充电电流或任何具有并联串的负载共享场景。
步骤 3：中断容量— 根据故障电流情况以及如何与上游熔断器或断路器保护进行协调来确定。
步骤 4：占空比和循环寿命目标 – 确定接触器相对于整个使用寿命期间估计开关频率的循环寿命。
步骤 5：环境降额 – 考虑环境温度、海拔高度和外壳注意事项。
步骤 6：线圈和控制电压— 确保与您现有的低压基础设施和任何 PWM 线圈（如有必要）兼容。
第 7 步：认证要求— 确保您选择的接触器经过与您的终端市场应用相关的标准认证。要考虑的典型认证是 UL 2202 / UL 2231（电动汽车充电系统）/ IEC 60947-4-1 / IEC 相关接触器标准 / ISO 6469（电动汽车电气安全）。
结论
直流接触器充当整个储能系统的最终看门人和物理屏障。在选择该器件时，必须仔细考虑电压尖峰、双向故障电流和环境密封。
为了安全起见，Chinehow 为高要求的应用生产了全系列的太阳能系统和储能接触器。立即 联系我们 ，为您的下一个项目定制高压开关解决方案。
常见问题解答
电动汽车电池组接触器需要什么额定电压？
电动汽车 (EV) 电池组接触器的额定电压至少是电池系统最大工作电压的 1.25 倍，通常转换为 500V 至 1000V 直流电压或更高。
如何计算直流接触器的连续额定电流？
要计算直流 (DC) 接触器所需的连续电流额定值，请将负载的正常工作电流乘以 1.25 至 1.50 的安全系数和占空比，然后应用温度和海拔的降额系数。
我可以对 EV 和固定 ESS 应用使用相同的接触器吗？
是的，您通常可以在电动汽车 (EV) 和固定储能系统 (ESS) 应用中使用相同的接触器型号，前提是接触器的连续电流、最大系统电压和分断能力符合两个系统的要求。