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隨著電動車和儲能技術的日益普及，對高效能電動車充電和儲能解決方案的需求也相應增加。直流快速充電器的一個重要元件是高壓直流接觸器。選擇合適的高壓直流接觸器有助於確保電力傳輸安全且有效率。
在本指南中，我們將討論在確定高壓直流接觸器尺寸時應考慮的因素。
直流接觸器用於電池組和負載（EV 驅動逆變器或固定儲存架中的 PCS）之間的功率流。顯然，它必須能夠打開和關閉電路。這樣做的物理原理使得直流接觸器變得困難。
在交流電路中，電流每秒變為零 100 或 120 次，為滅弧提供了自然的機會。對於直流電，這種情況不會發生。直流電路中的分離接點之間形成的電弧會一直存在，直到某些外力（磁吹、觸點幾何形狀，甚至接觸器本身的中斷設計）將其從系統中移除。這就是為什麼不能只使用交流電流額定值來定義直流接觸器的功能。
在典型的 EV 或 ESS 架構中，您通常會看到三個接觸器角色：
主正極和負極接觸器： 這是一組接觸器，承載所有電池組電流並充當電池的主要隔離。
預充電接觸器： 低額定值接觸器，通常與電阻器一起使用，用於在初始閉合到容性負載時控制主接觸器的突波電流。
快速充電或輔助接觸器： 用於電動車和混合 ESS 系統，其中必須獨立切換附加電流路徑。
直流接觸器的尺寸不應僅根據標稱電池組電壓來決定。電池電壓在整個充電狀態範圍內變化；因此，您必須使用接觸器額定電壓以確保其能夠處理最大電池組電壓，即使在充電或平衡期間也可能發生這種情況。
不要僅根據標稱電池組電壓來確定尺寸。電池電壓在充電狀態視窗內波動，因此您需要接觸器的額定電壓來覆蓋電池組將出現的最大電壓，包括平衡條件和充電終止。
將電壓等級與您的架構相符： 對於 400V 平台，您必須使用額定電壓為 450 至 750 VDC 的接觸器。然而，對於 800V 平台，接觸器將為 900-1000VDC 等級；在 1500VDC 下工作的公用事業規模 ESS 串需要同等級、經過額定和測試的接觸器才能在此級別工作。
將介電耐受額定值與工作額定值分開檢查： 接觸器的絕緣必須能夠抵抗瞬態過壓，而不僅僅是穩定狀態。
Chinehow 的 CHC6 系列 HVDC 接觸器 直接涵蓋該範圍，其型號額定電壓高達 1500VDC，可支援汽車和電網規模電壓等級，而無需強迫您使用客製化零件。
您的連續電流額定值需要反映最糟糕的實際工作條件，而不是平均條件。看看：
標稱負載電流： 系統在正常和穩態運作時消耗的電流。
峰值或突波電流： 加速、再生煞車或快速充電期間出現的瞬態電流。
佔空比： 接觸器在負載狀態下閉合的頻率和持續時間。電動汽車主接觸器的工作週期可以持續幾個小時，而儲能係統接觸器的工作週期可以連續很多天。
環境溫度降額： 製造商發布降額曲線，因為接觸電阻和散熱隨外殼溫度而變化。 25°C 時額定電流為 300A 的接觸器不一定能在密封的 60°C 電池盒內保持此額定值。
這是許多選型指南的不足之處，也正是尺寸過小的接觸器在現場故障的地方。
接觸器的載 流電流 是指裝置穩定閉合時所載流的電流。
接觸器的開斷電流 是指接觸器需要安全可靠地開斷而不會使觸點出現焊接或形成電弧的電流。
短路 中斷額定值 提供了有關接觸器在中斷遠高於其正常工作電流的故障電流時如何執行的資訊。
如果您的中斷額定值與故障電流狀況不匹配，您最終會得到一個在您需要打開時精確焊接關閉的接觸器。這是每個 BMS 工程師都希望避免的情況。
接觸器資料表列出了兩個壽命資料：機械壽命（無電力負載運作）和電氣壽命（切換額定電流時運作）。將此與您的實際應用相匹配。電動車的主接觸器每天循環數十次，其使用壽命與固定式 ESS 裝置不同，固定式 ESS 裝置可能會關閉一次並保持關閉數週。
在任何電動車逆變器和任何 ESS 電力轉換系統中，負載側都存在直流母線電容器。將主接觸器直接連接到未充電的電容器組會導致突波電流尖峰，該電流尖峰是正常工作電流的十倍或更多，持續數毫秒。此突波電流尖峰量足以焊接接觸器上的接觸點，而接觸器不具有承受突波電流尖峰的能力。
具有預充電電路的原因是這種突波電流尖峰，透過與接觸器串聯的預充電電阻，較低額定值的接觸器能夠承受這種突波電流尖峰。
一起確定預充電電阻和接觸器的尺寸： 電阻器限制電流，而接觸器需要足夠的中斷能力來中斷剩餘電流，以便在發生故障時需要中斷預充電電路。
將預充電時間設定為系統參數，而不是事後才想到： 如果太快，則主接觸器可能無法受到保護。如果太慢，則會延遲整個啟動過程。
驗證您的主要承包商的額定值（假定預充電已完成）： 如果您的設計架構將主要承包商與原始浪湧電流隔離，則不要在這種情況下增加主接觸器的尺寸。這將是過度設計並增加成本負擔。
中斷 400V 的直流電弧，更不用說 1000V 或 1500V 的電壓，需要經過深思熟慮的設計，而不僅僅是更大的觸點。
吹熄設計利用磁場 來快速拉長和消散電弧，在大多數汽車和 ESS 品質的 HVDC 接觸器中很常見。
氣密密封和陶瓷密封接觸器使 接觸室與環境污染和濕氣隔離，從而延長了在惡劣的引擎蓋下或室外機櫃環境中的使用壽命。 Chinehow 的 CHC 系列陶瓷密封繼電器 屬於此類，專為密封品質決定使用壽命的汽車和高循環應用而設計。
接點材料的選擇對於耐焊接性很重要： 銀氧化錫 (AgSnO2) 和銀鎳合金是常見的選擇，因為它們在重複開關過程中可以抵抗材料轉移，從而直接延長實際工作循環下的電氣壽命。
資料表額定值假定標準測試條件。您的安裝幾乎肯定與它們不完全匹配。
環境和外殼溫度： 電池組和 ESS 機櫃可能非常熱。使用製造商提供的降額圖來了解您自己的預期工作溫度，而不是環境溫度。
海拔降額： 高海拔地區的低空氣密度會導致介電強度降低，這對於屋頂太陽能板和山區 ESS 系統以及在高海拔地區運行的電動車而言意義重大。額定用於海平面操作的接觸器可能需要在超過 2000 公尺時進行電壓降額。
振動和衝擊： 在汽車應用中，接觸器必須滿足某些振動規範，而 ESS 設備則根據其位置對衝擊和地震事件有其他考慮因素。
入口防護（IP 等級）： 對於電動車的引擎蓋下隔間、電池組和室外 ESS 機櫃，有不同的要求。應確認接觸器的IP等級與其實際安裝地點相符。
隨著電池老化及其內阻變化，電動車動力系統使接觸器經歷頻繁的高週期切換以及寬電壓視窗。
主包接觸器（正和負）： 根據驅動逆變器的最大可能的最大連續放電電流要求進行尺寸設計，包括沿其他方向流動但仍在額定值範圍內的任何再生製動電流。
預充電接觸器： 專門根據逆變器的直流母線電容來決定尺寸，而不是根據主接觸器額定值的一般百分比來決定。
快速充電路徑： 快速充電期間，電流遠高於長時間正常運作期間的電流，這使得熱循環比單獨的最大電流更重要。
與 BMS 和熔斷器保護的協調： 接觸器的中斷能力必須設計為與電池組熔斷器配合，而不是與它們對抗。如果您的保險絲無法足夠快地清除故障，則可能需要您的接觸器來中斷過載電流。
ESS 應用與電動車在一個主要方面有所不同：佔空比。固定電池接觸器通常會閉合一次並保持閉合數小時或數天，而不是每天循環數十次。
光電組串和匯流箱接觸器與電池側接觸器： 由於光電組串和電池組在短路期間的行為不同，電路太陽能側存在的故障情況與電池側存在的故障情況不同。
在這裡，連續工作額定值比循環壽命更重要： 重要的是承包商能夠處理持續的關閉週期，而不是在開關週期方面擁有高額定值。
與 SCADA 和緊急關閉系統的協調： 併網裝置需要具有某種形式的快速關閉能力。在設計接觸器尺寸標準時應考慮這一點。
並聯串切換： 如果兩個或多個電池串連接到同一總線，則有必要考慮負載不平衡而不是在串之間平均分配的總系統電流。
步驟 1：電壓視窗定義— 確定整個充電狀態範圍內的最小和最大電池組電壓，包括任何過壓。
步驟 2：連續電流和峰值電流— 考慮再生、快速充電電流或任何具有並聯串的負載共享場景。
步驟 3：中斷容量— 根據故障電流狀況以及如何與上游熔斷器或斷路器保護進行協調來決定。
步驟 4：佔空比與循環壽命目標 – 決定接觸器相對於整個使用壽命期間估計開關頻率的循環壽命。
步驟 5：環境降額 – 考慮環境溫度、海拔高度和外殼注意事項。
步驟 6：線圈和控制電壓— 確保與您現有的低壓基礎設施和任何 PWM 線圈（如有必要）相容。
步驟 7：認證要求— 確保您選擇的接觸器經過與您的終端市場應用相關的標準認證。要考慮的典型認證是 UL 2202 / UL 2231（電動車充電系統）/ IEC 60947-4-1 / IEC 相關接觸器標準 / ISO 6469（電動車電氣安全）。
直流接觸器充當整個儲能係統的最終看門人和物理屏障。在選擇此裝置時，必須仔細考慮電壓尖峰、雙向故障電流和環境密封。
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電動車 (EV) 電池組接觸器的額定電壓至少是電池系統最大工作電壓的 1.25 倍，通常轉換為 500V 至 1000V 直流電壓或更高。
若要計算直流 (DC) 接觸器所需的連續電流額定值，請將負載的正常工作電流乘以 1.25 至 1.50 的安全係數和占空比，然後施加溫度和海拔的降額係數。
是的，您通常可以在電動車 (EV) 和固定儲能係統 (ESS) 應用中使用相同的接觸器型號，前提是接觸器的連續電流、最大系統電壓和分斷能力符合兩個系統的要求。