干簧繼電器:助力實(shí)現(xiàn)BMS微功耗絕緣檢測(cè)
高壓系統(tǒng)與底盤之間的隔離屏障會(huì)隨著時(shí)間推移而老化。一旦隔離失效,車輛不僅照常運(yùn)行,還不會(huì)有任何明顯的安全隱患提示。因此,電池管理系統(tǒng)(BMS)可以不停車在線監(jiān)測(cè)隔離電阻;若發(fā)現(xiàn)隔離性能下降,將立即通過儀表盤警示燈和故障代碼(DTC)提醒駕駛員。
準(zhǔn)確測(cè)量隔離電阻需要考慮多個(gè)因素
隨著電池電壓逐步提升,以提高效率和續(xù)航里程
安全標(biāo)準(zhǔn)要求隔離屏障的擊穿電壓至少為電池電壓的三倍
安全標(biāo)準(zhǔn)要求隔離的最小電阻為500Ω/V。在800V下,這是40萬Ω,一個(gè)相對(duì)較大的值
底盤和高壓母線之間存在顯著的電容。不僅存在雜散電容,還存在為電磁兼容性(EMC)抑制而添加的電容。高電阻與高電容相結(jié)合,導(dǎo)致隔離電阻測(cè)量的穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)
正確的測(cè)量
為測(cè)量隔離電阻,BMS通常會(huì)在高壓母線與底盤之間建立一個(gè)臨時(shí)連接。原因有二:
第一,若不額外跨接隔離屏障,就無法測(cè)得隔離電阻;
第二,只在測(cè)試瞬間接通,正常工況下仍保持高隔離,從而長(zhǎng)期保障安全。
如何可靠、安全地實(shí)現(xiàn)這一“臨時(shí)搭橋”,正是待解決的核心難題。
一家電動(dòng)汽車(EV)企業(yè)向斯丹麥德電子尋求解決方案。與所有設(shè)計(jì)一樣,該企業(yè)對(duì)“跨接隔離屏障、連通高壓與底盤”的裝置提出了一系列要求:
觸點(diǎn)間耐壓>4500 V
觸點(diǎn)間絕緣電阻>1012 Ω(1 TΩ)
線圈-觸點(diǎn)間介電強(qiáng)度>7000 V
工作溫度105 °C
符合AEC-Q200、IEC 60664-1、ISO 6469-3 等汽車/高壓安全標(biāo)準(zhǔn)
此前,斯丹麥德電子使用一款干簧繼電器標(biāo)準(zhǔn)品解決了類似難題,其開路擊穿電壓 >4500 V,隔離電阻 >1012 Ω,拿來即用可直接滿足汽車 BMS 的隔離測(cè)試需求。
最佳解決方案
理論上,固態(tài)繼電器也適用于該場(chǎng)景,但若要耐壓 4,500 V以上,必須選用極高電壓等級(jí)的器件,昂貴且貨源稀缺,相比之下,干簧繼電器方案更具性價(jià)比,具備多項(xiàng)不可替代的優(yōu)勢(shì):
低功耗: 本例中僅需 300 mW 即可驅(qū)動(dòng)線圈、閉合觸點(diǎn)
小尺寸:僅 9 x 11 x 30 mm,輕松塞進(jìn)高密度 BMS 板
高可靠性:觸點(diǎn)被玻璃管完全密封,與外界隔絕,接觸電阻和隔離阻抗長(zhǎng)期穩(wěn)定;
微負(fù)載:普通繼電器觸點(diǎn)會(huì)氧化,形成難以擊穿的高阻膜,而干簧觸點(diǎn)因密封不氧化,哪怕只切換微安/微瓦級(jí)信號(hào)也始終可靠
長(zhǎng)壽命:機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分無軸承/彈簧疲勞,理論上無限次;電氣壽命取決于負(fù)載,輕載下可操作數(shù)億次

斯丹麥德電子團(tuán)隊(duì)首先與該企業(yè)的采購(gòu)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師緊密對(duì)接;隨著項(xiàng)目推進(jìn),雙方的制造與質(zhì)量人員也同步加入溝通,確保目標(biāo)一致。面向汽車行業(yè),斯丹麥德電子同時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)貨零件和定制化方案。定制方案通常以標(biāo)準(zhǔn)品為基礎(chǔ)進(jìn)行改制,以滿足特定應(yīng)用的需求。在本項(xiàng)目中,工程師團(tuán)隊(duì)便是通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)干簧繼電器提升擊穿電壓、優(yōu)化線圈參數(shù),并增強(qiáng)抗沖擊與抗振動(dòng)能力,使其適配電混動(dòng)汽車BMS的隔離檢測(cè)要求。
鑒于汽車制造業(yè)的全球化屬性,擁有同樣全球布局的供應(yīng)商價(jià)值凸顯。除了銷售網(wǎng)絡(luò)遍布全球,斯丹麥德電子在亞洲、歐洲和北美設(shè)有制造基地與產(chǎn)品工程中心,實(shí)現(xiàn)本地化開發(fā)與供貨。面向汽車行業(yè),斯丹麥德電子還提供豐富的標(biāo)準(zhǔn)與定制方案,涵蓋各類干簧繼電器、接近傳感器、液位傳感器、功率電感及變壓器等,一站式滿足多元需求。

關(guān)于斯丹麥德電子
上海斯丹麥德電子有限公司成立于2007年7月,隸屬于美國(guó)上市公司斯丹迪斯集團(tuán)(Standex International Corp.)的電子業(yè)務(wù)分支。公司總部位于美國(guó)俄亥俄州費(fèi)爾菲爾德,在全球多個(gè)國(guó)家設(shè)有生產(chǎn)基地,包括美國(guó)、德國(guó)、中國(guó)、墨西哥、英國(guó)、日本和印度等。作為全球磁傳感技術(shù)領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者之一,我們致力于設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)和銷售標(biāo)準(zhǔn)和定制的電磁產(chǎn)品。
我們的產(chǎn)品主要分為兩大類:以干簧開關(guān)為基體的衍生品和磁性產(chǎn)品。其中,以干簧開關(guān)為基體的衍生品采用了三個(gè)品牌的干簧開關(guān)(Meder、KENT、KOFU(原OKI))。衍生品包括多系列干簧繼電器組合,以及多種類型的干簧傳感器,如接近傳感器、液位傳感器、水流傳感器等。這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、光伏、醫(yī)療、工業(yè)、家電、通信和安防等領(lǐng)域。我們以客戶需求為導(dǎo)向,通過合作 | 解決 | 交付?的工作流程,為客戶提供專業(yè)的磁傳感技術(shù)解決方案。
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