我想重新设计一个电瓶隔离器大家提提意见

酸枣野娃 · 发表于 2014-11-26 16:29

   哈哈，捕风好，好久不见上次去豁车，还是10年的事，有台切给自燃了。
   绞盘控制器是一定要做的，但成本不低，重点解决12000磅以上绞盘的问题，我测试过12000磅绞盘满负荷电流680A，还是持续电流。
   这个有点难搞的主要原因是感性负载，反电动势比较高，需要加一些保护电路。体积做不小，内阻也要控制在0.4-0.2m欧姆之内，需要增加6只功率管。
关于CCA测量或电池内阻检测，我有个好方法，有空我写个程序验证一下。有空我发帖子，给大家看。

极速捕风 · 发表于 2014-11-26 16:32

酸枣野娃于 2014-11-26 16:29 发表在61 楼

   哈哈，捕风好，好久不见上次去豁车，还是10年的事，有台切给自燃了。
   绞盘控制器是一定要做的，但成本不低，重点解决12000磅以上绞盘的问题，我测试过12000磅绞盘满负荷电流680A，还是持续电流。
   这个有点难搞的主要原因是感性负载，反电动势比较高，需要加一些保护电路。体积做不小，内阻也要控制在0.4-0 ...

恩，绞盘控制器我也有个好主意其实，用你的方案加上传统继电器的结合，N-MOS FET主要用来结合和释放时候的灭弧，对继电器起到保护作用，最终的目的是提高可靠性不是吗?

酸枣野娃 · 发表于 2014-11-26 21:47

   根据极速捕风建议，调整了瞬态抑制二极管配置，内置6只瞬态二极管。
   正向2只28V 600W容量，反向2只6V 1500W容量。双向2只28V600W容量。
      用于吸收感性负载如绞盘产生的反向电动势，静电或感应电荷。

感谢各位中肯的意见，突然发现不是一件随便玩玩的事情，承载了大家的期待。

瞬态抑制二极管（Transient Voltage Suppressor）简称TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

今夜 · 发表于 2014-11-26 23:53

如果我做,会采用电机替代继电器线圈,输出轴替代衔铁,正反转做吸合与释放,通过齿轮齿条拉动弹簧,利用弹簧的能量积蓄快速释放拉动触点闭合与切断,触点闭合靠弹簧施加足够的压力,切断时靠弹簧迅速拉开,感性负载在使用12至24伏低电压电源时切断产生的电弧靠楼主描述的措施消弱.触点的选择可以用电梯控制系统中继电器的触点替代.
在这里牺牲的是电机替代继电器电磁铁工作的响应时间,仔细挑选(设计)电机执行机构,操作迟滞时间可以压缩到几十至几百毫秒内,做为控制绞盘也是足够了.优点是不需要给电维持吸合(或切断)状态.
以后勤快时抽空试试(是说我自己).

酸枣野娃 · 发表于 2014-11-27 01:00

“今夜”的想法是可行，只是我觉得这样的机电一体化设计稍微有点难，完全自己画图材料加工稍麻烦，调试一致性不好搞，寿命还是个问题。
长期工作的电磁继电器，电流大于100A在军用继电器型谱里没有的，固态半导体800A都有，侧面说明一个问题，大功率长期稳定工作，可能功率半导体优势更大些。看看大功率变频器，坦克炮塔驱动，峰值3200A全是功率半导体，一点拙见。

极速捕风 · 发表于 2014-11-27 03:14

我考虑了一下，对于机械继电器来说，优点是成本较低或者说非常低，长期使用大电流也还可以，缺点是吸合释放时候的火花电弧的高温烧蚀会造成触电老化失效等，这也是几乎致命的问题所在

MOS FET来说，优点是响应速度快，可靠性相对较高，应该是数量级的提高，但是缺点是成本较高

我不知道你的方案为何需要进行桥式连接来做电瓶隔离器，也没有认真去想，我认为有可能你是希望做到主副电瓶功能任意转换组合和隔离，如果方便可以把你的大概的原理图给我看一下，，不过我的看法如下，对于隔离器产品，不要赋予过多的功能性，我们要实现的主要目的主要是以下几点：

1，主电瓶提供启动，绞盘，车用系统供电
2，付电瓶在需要的时候搭接上去，提供增加启动，绞盘电流辅助，当然，这个时候也是给车用系统供电
3，付电瓶提供音响，附加设施供电，一般来说是100A或者50A以下级别
4，阻止主电瓶电流向上述附加设施供电，在不必要的时候阻止付电瓶向主电瓶供应电流
5，为付电瓶充电
6，监测主副电瓶电压，电流，CCA参数，以提供电池寿命指标，确保提前维护更换性能不良电瓶，防患未然

因此，从上面的功能分析来考虑，对于隔离器来说，能实现任意组合的电瓶切换方案，未必是一个必须实现的功能，那样会造成系统复杂化，增加不必要的成本开支，在最大电流的供应流向来说，只需要实现付电瓶向主电瓶供应持续800A电流的能力，，应该说就足够，其他电流方向的电源方案，均在100A级别以下，如此考虑，必将降低整体系统的成本，从可靠性，体积，价格，实用性来说，均会达到更优化的目的

下面我来说说绞盘控制器的事情，

显然，绞盘控制器会复杂一些，不过思路上来说，我比较倾向于MOS FET和传统绞盘继电器结合的方式，这里主要是利用MOS的快速响应，实现灭弧，减少火花烧蚀的效果，并且如果每个触点使用的并接MOS管就不需要800A这么大的电流，只要有100A或者200A的持续电流容量，加上本来机械继电器的400到500A的容量，即可达到近700A的持续电流容量，而在成本上会更加有优势，另外针对常见的绞盘控制器里面的继电器来说，可以直接开发附加智能控制器，即可确保延长继电器寿命以及提高可靠性达5倍，10倍或者20倍的目的(我随便猜一下的倍数)，同时也就提供了一个成品绞盘较低费用升级控制器的方案，而关于继电器的吸合与保持电流，在这种绞盘应用的场合，完全不用理会那么点可怜的1A级别的电流吧
这个情况下，就放心使用吧

以上，是我的一些想法，供参考

酸枣野娃 · 发表于 2014-11-27 09:03

@极速捕风，为什么要把双向都做这么大允许通过功率？我考虑因为功率半导体抗过载能力弱，继电器抗过载比半导体好些，所以只能先把冗余做大，当然了也可做主电瓶到付电瓶恒流，但直接后果就是热耗增加。室温下1W热耗需要25平方厘米散热面积，在机舱温度更高，散热面积更大。

极速捕风 · 发表于 2014-11-27 09:09

酸枣野娃于 2014-11-27 09:03 发表在67 楼

@极速捕风，为什么要把双向都做这么大允许通过功率？我考虑因为功率半导体抗过载能力弱，继电器抗过载比半导体好些，所以只能先把冗余做大，当然了也可做主电瓶到付电瓶恒流，但直接后果就是热耗增加。室温下1W热耗需要25平方厘米散热面积，在机舱温度更高，散热面积更大。

看来你没明白我的意思，我意思是说综合考虑后，主电瓶到付电瓶的持续电流容量最大不超过100A，甚至不超过50A，就已经足够，没必要双向电流一致，，也搞到6百7百A这样，

酸枣野娃 · 发表于 2014-11-27 09:18

@极速捕风
现在100A通过，功耗➕热耗一共才7W，不用额外考虑散热的。

关于MOSFET和继电器并联。
继电器内阻不稳，基本数值还比MOS大，切换时间长5-20ms，切换时间不稳，电压、温度、上升时间都会影响时间。
MOSFET很稳定，内阻小，切换快。
如何做到并联状态？还要能保证内阻大的继电器过400A，内阻小的MOSFET过200A，这个分配比例我是搞不定。
一点拙见啊。

酸枣野娃 · 发表于 2014-11-27 09:41

举个例子，辅助电瓶放空了，电压8V，内阻12m欧姆。
线上电阻15m欧姆。
车打着火，主电瓶电压14V，高于13.6V延时开启电瓶隔离器。
设主电瓶CCA685A 内阻10m欧姆，求冲击电流多少？
（14-8）/0.037=162A

极速捕风 · 发表于 2014-11-27 09:47

酸枣野娃于 2014-11-27 09:18 发表在69 楼

@极速捕风
现在100A通过，功耗&#10133;热耗一共才7W，不用额外考虑散热的。

关于MOSFET和继电器并联。
继电器内阻不稳，基本数值还比MOS大，切换时间长5-20ms，切换时间不稳，电压、温度、上升时间都会影响时间。
MOSFET很稳定，内阻小，切换快。
如何做到并联状态？还要能保证内阻大的继电器过400A，内阻小的MOSFET ...

你最后一句话说的是对的，肯定是达不到这样的比例，我没多想，是我错了，不过这里你还是没搞明白我的意思，我的目的是用你的方案来实现保护继电器触点，这是主要目的，既然存在这样的电流分配冲突，这个方案仍然可以考虑，通过变通的方式来实现只要能保护触点就值得考虑，具体效果需要做实验来验证，我觉得仍然算是有必要考虑的

酸枣野娃 · 发表于 2014-11-27 10:04

@极速捕风
方案没有对错，只有代价，代价包括金钱成本、时间成本、技术条件、难度、自己是否擅长等等。没有对错，大家立场是一致的多快好省物美价廉。

酸枣野娃 · 发表于 2014-11-27 10:07

上两张图，看一下军用怎么要求的，表达一下为什么把隔离器的电流冗余做到八百安的能力。

极速捕风 · 发表于 2014-11-27 10:26

酸枣野娃于 2014-11-27 09:41 发表在70 楼

举个例子，辅助电瓶放空了，电压8V，内阻12m欧姆。
线上电阻15m欧姆。
车打着火，主电瓶电压14V，高于13.6V延时开启电瓶隔离器。
设主电瓶CCA685A 内阻10m欧姆，求冲击电流多少？
（14-8）/0.037=162A

你要是这样计算，有点进入误区了，几个问题：1，辅助电瓶放空后，即使立即用满电的主电瓶给他充电，你有没有实测过压差能达到6V？
2，冲击电流峰值就算是162A，持续时长是多少？
3，辅助电瓶放电到8v以后，断开电流负载后，作为标准的CCA600A左右的铅酸电瓶，给他充电时候，还使用8V来计算充电冲击电流是否欠妥？
4，充电管理单元对辅助电瓶的充电管理，不做最高充电电流限制？

以上问题如果要知道最终答案，我觉得还是实际测试一下比较好，否则仅仅从理论角度去推测一个产品应该具有的设计指标，很可能会进入完美主义倾向，这对于实验室产品不是坏事，但是对于可能面临规模化生产的产品来说，可能并非好事

我可能考虑不周，见谅哈

极速捕风 · 发表于 2014-11-27 10:31

酸枣野娃于 2014-11-27 09:18 发表在69 楼

@极速捕风
现在100A通过，功耗&#10133;热耗一共才7W，不用额外考虑散热的。

关于MOSFET和继电器并联。
继电器内阻不稳，基本数值还比MOS大，切换时间长5-20ms，切换时间不稳，电压、温度、上升时间都会影响时间。
MOSFET很稳定，内阻小，切换快。
如何做到并联状态？还要能保证内阻大的继电器过400A，内阻小的MOSFET ...

刚才针对这条的回复不知为何消失了，头大
你说的最后一条确实是我欠考虑，是我错了，这个比例是个冲突，没办法做到，不过我的本意是为了实现触点保护，所以，有另外的方案可以解决你担心的电流分配的问题，当然，也是利用你的MOS FET的思路，解决了触点烧蚀的问题，也就能数倍或者更久时间的延长绞盘控制器的寿命，提高可靠性，这个是我的想法的初衷，因此，这个产品是否有必要做考虑，肯定是看大家意见，如果有需求，那么就可以搞起来，没有需求，就没必要费事，对吧

酸枣野娃 · 发表于 2014-11-27 11:12

哈哈，绞盘继电器一定要做，我就老烧绞盘继电器，因为我老把切诺基用绞盘挂在楼上，把车吊起来修底盘。

   做这个隔离器，要是真给车友用，各种可能性都有。
   有装的卷绕电瓶的，CCA过1000A。
   有用房车的，动不动搞个3000W逆变器电流300A。
   有房车装直流12V，直流压缩机的。
   所以做大一点没有坏处，就是成本高了点。

关于MOS和继电器配合，时间顺序是个大事，要用个单片机来控制时许，用纯模拟电路搞不定哦。
但是30-40元的普通工业级单片机零下20启动不起来概率就很大，可能导致控制失效。
我再研究一下。

酸枣野娃 · 发表于 2014-11-27 11:20

   冲击电流162A，衰减到一半80A基本就3秒，不管怎样设计都要能要能扛住。
   所以我把额定设计在120A长期工作，400A10秒，冲击800A，考虑降额实际差不多。没有过设计。
   当然了，重点考虑减小内阻，到1m欧姆内，电流自然也就这么大了。

极速捕风 · 发表于 2014-11-27 11:42

酸枣野娃于 2014-11-27 11:12 发表在76 楼

哈哈，绞盘继电器一定要做，我就老烧绞盘继电器，因为我老把切诺基用绞盘挂在楼上，把车吊起来修底盘。

   做这个隔离器，要是真给车友用，各种可能性都有。
   有装的卷绕电瓶的，CCA过1000A。
   有用房车的，动不动搞个3000W逆变器电流300A。
   有房车装直流12V，直流压缩机的。
   所以做大一点 ...

哎，一定要做就好，，是个好事情！支持，，
另外你看看你又想多了，职业病又带上来了吧，零下20度考虑个p啊，那种用户直接上军用装甲车后勤保障小分队跟着得了，别拿民用绞盘去拼命，对吧？

酸枣野娃 · 发表于 2014-11-27 12:25

@极速捕风
好的，我知道了，其实本来没想着量产，就是圈子内朋友自己玩玩。我现在认真考虑一下，但我还是坚持搞好一点，板子是要做三放漆涂敷，整体低收缩导热灌封胶灌封，我一贯出发点是，别玩坏了，我可没有时间修。
搞一个民用版本，一个军用版本。

今夜 · 发表于 2014-11-27 12:58

酸枣野娃于 2014-11-27 01:00 发表在65 楼

“今夜”的想法是可行，只是我觉得这样的机电一体化设计稍微有点难，完全自己画图材料加工稍麻烦，调试一致性不好搞，寿命还是个问题。
长期工作的电磁继电器，电流大于100A在军用继电器型谱里没有的，固态半导体800A都有，侧面说明一个问题，大功率长期稳定工作，可能功率半导体优势更大些。看看大功率变频器，坦克炮塔驱 ...

的确很难做到一致,使用压簧可以使执行的力臂短一些,但不方便调整力度,拉簧虽然可以方便做微调.但绝做不到如同硅晶片那样一模一样.电子电路和新器件我是白丁,继续做观众来学习.

我想重新设计一个电瓶隔离器大家提提意见

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