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バッテリシステムのコンタクタ制御

posted: 2023-05-06, updated: 2024-06-10

Youtubeでバッテリのコンタクタ制御について学んでいます．

コンタクタはスイッチです．電気自動車においてはバッテリとモータ制御装置(Inverter)の間に配置して，バッテリに繋いで電源を供給するかどうかの制御に主に使われます．電気自動車のバッテリは高電圧のため正しく制御することが重要です．

コンタクタは回路内でマイナス側(Negative Contactor)，プラス側(Positive Contactor)の両方に配置します．これに加えて安全のためPre-Chargeコンタクタというのもあります．

Pre-Chargeコンタクタ

Pre-ChargeコンタクタはPre-Charge回路においたコンタクタです．
次の動画のおじさんに教えてもらいました．

Pre-Charge Circuits for Lithium-Ion Battery Packs

Pre-Charge回路はメイン回路を繋ぐ前に繋ぐ回路で，メイン回路での突入電流(Inrush Current)の影響を減らすための仕組みです．突入電流とは回路を繋いだ時に3相インバータのようなコンデンサ機器が繋がっていると，それを充電しようと通常より多い電流が流れてしまうことです．これによりコンタクタは溶着(weld)して閉じることがあり危険です．

解説では左の回路図で説明がありました．電源は400Vあり，繋がっているコンデンサの容量は0Vです．メインの回路を繋ぐと突入電流が発生します．

そこで十分な抵抗を付けたPre-Charge回路を先に閉じます．これによってコンデンサが少しずつ充電されていきます．

コンデンサが充電されたらメインの回路を閉じると共にPre-Charge回路を開けます．コンデンサはこの時充電されているので，突入電流が発生しにくいという訳です．

動画ではPre-Charge回路の抵抗値がいくつの抵抗を使い，どの程度の時間充電するのが良いかも解説されていました．

また，Pre-Charge回路をつける位置ですが，どの動画を見てもプラス側にあるようでした．動作上どちらが良いか気になった調べてみたところ，次の資料はマイナス側にも取り付けられるとのことでした．

The precharge circuit is commonly found on
the positive leg, but it could just as easily be installed on the negative leg.

https://www.sensata.com/sites/default/files/a/sensata-how-to-design-precharge-circuits-evs-whitepaper.pdf

コンタクト制御の順番

上記の記事にてコンタクタ制御の順番についても紹介されていました．

順番は次の通りです。番号は図中の番号に対応しています．

  1. Close Negative Contactor
  2. Close Pre-Charge Contactor
  3. 電圧が上昇していることを確認
  4. Close Positive Contactor
  5. Open Pre-Charge Contactor
  6. Systemを起動