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我想重新设计一个电瓶隔离器大家提提意见

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酸枣野娃

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发表于 2014-11-10 13:30 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
          本人酸枣野娃,常年潜水,呼号BG9AGK,最近有点新想法,和各位车友说说,请大家评议一下。

          自己有个手6切,帕杰罗,因为经常玩电台,玩穿越,并且以前车上有12000磅绞盘,所以车上一直是双电瓶。      后来试用过淘宝上能买到的所有电瓶隔离器,均效果不好。分析原因如下:

       1、大多数设计采用机械继电器双向导通设计。大功率继电器,要保证吸合强度,减小接触内阻,控制电流很大。
        存在如下问题:控制电流在12V条件下接近1A,消耗整车功率约12W。自发热很严重,隐患严重,特别是装在机舱内。关掉钥匙后由于通断特性仍然消耗汽车电瓶。继电器长期使用接触内阻脏污老化。会增大电阻约20m欧姆,当车辆启动时电流接近400A。根据焦耳定律Q=电流平方*内阻=400*400*0.02=3200W热量。很容易将触点烧融化,无法分断。
         Ps:很多卡车都是手动开关断开。

       2、少数进口的电瓶隔离器,如荷兰某品牌,采用二极管隔离,常规大功率二极管正常压降0.6V,采用大功率肖特基二极管压降0.4V。
       存在如下问题:此类电瓶隔离器通常需要接入汽车发电机,调整励磁,将发电机输出电压提高0.4v作为补偿。此类接线关系复杂,改动原车线束,额定功率功率小,耐冲击特性差,不适合给大功率用电器供电如绞盘。

       3、大多数没有综合显示控制系统及保护系统。不能隔离故障,也缺乏保护机制。
       4、只能由主电瓶供电,主电瓶电压过低,控制系统无法启动。

鉴于以上存在的问题我想设计一个牛逼的电瓶隔离器,大概既定功能如下:

   1、采用功率半导体实现。

   2、电压大于13.6V持续10秒钟,主电瓶、辅助电瓶双向接通。

   3、电压低于12.6V持续10秒钟,主电瓶、辅助电瓶断开。

   4、设置强制接通,主副电瓶电压显示。

   5、温度保护功能。

   6、故障隔离功能。

指标如下:

   1、无触点设计。

   2、额定电流100A,峰值电流400A持续时间10秒,500A持续5秒,750A持续0.5秒。

   3、系统常温内阻小于1.2毫欧,整机60摄氏度,额定电流100A下测试,内阻小于1.5毫欧。

           根据焦耳定律Q=电流平方*内阻=400*400*0.0015=240W热量 (这个估计世界最好水平了)
   
   4、适应的温度范围-40~90度。

   5、主电瓶或辅助电瓶供电,就是假设有电瓶隔离器,可以把主电瓶拿掉也可以正常打车。

   6、体积做到小于两个烟盒。

      这里请大家给点建议,我尽快完善这个设计。

关于电瓶隔离器,简单概述一下:
         现在很多车友都在加装副电瓶,如:改装房车、防漏电启动、改装汽车音响、旅行、越野、经商、打猎。。。。

         加装双电池管理器的目的:保证汽车电瓶在用电过程中不会因为过渡用电而发生的电瓶没电,不能发动汽车情况。
双电瓶管理器使用:将本产品串联在主副电瓶正极之间,无论任何一只电瓶,即使电用完也没关系,另一只能保证应急供电和启动。充电就更不用担心了,主电瓶充满后自动切换到副电瓶充电,两电瓶都充满后,自动控制发机电停止充电。

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发表于 2014-11-10 16:42 | 只看该作者
本帖最后由 BG4KKZ 于 2017-3-15 13:04 编辑

很久没有带公式的原创好贴了/

期待楼主的研制成果.

我觉得这一系列理论很可行,

总之,期待楼主的作品,此贴暂设高亮,将来有图有测试以后,必须设精华哈.







[ 本帖最后由 BG4KKZ 于 2014-11-10 17:04 编辑 ]
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发表于 2014-11-11 09:03 | 只看该作者
可以实现,但成本呢。。。。。要承受12v400a的峰值,我所知道的固态继电器(应该用它吧)价格不菲。。。

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酸枣野娃

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 楼主| 发表于 2014-11-12 13:04 | 只看该作者
设计完全采用功率半导体,核心思想是把内阻降到2mΩ之内,才能控制整体热耗。

要设计要耐冲击,电瓶内阻都是20mΩ左右, 12/0.02=600A,电瓶隔离器至少要能抗住1000A冲击电流。

基本试验已经做完了,上几个外形设计图样。
酸枣野娃

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 楼主| 发表于 2014-11-12 13:15 | 只看该作者
固态继电器是用不成的,固态继电器耐压高,内阻大。 400A的电流,算上冲击1000A,一是成本很高,二是内阻太高,热耗高,没有强制散热一上电就烧毁了。

在淘宝很容找到  单相固态继电器

一、产品特点:
1、采用两只单相可控硅芯片,反并联组成输出;
2、真空+充氢保护焊接技术;
3、输入信号与TTL和COMS数字逻辑电路兼容;
4、输入回路与输出回路之间光隔离;
5、发光二极管指示工作状态;
6、输入端-输出端之间隔离耐压≥2500V;
7、较高性价比,应用广泛,高信赖度的通用产品;
8、100%负载电流老化试验,通过欧共体CE认证,国际ISO9000认证。

三、技术参数:














产品型号分类
  H3100Z H3200Z H3300Z H3400Z H3500Z
控制方式直流控交流(DC-AC)
负载电流100A 150A、200A、300A、500A
负载电压440VAC、660VAC、1200VAC
控制电压3-32VDC
控制电流DC:3-25mA
通态漏电流≤2mA
通态降压≤1.5VAC
断态时间≤10mS
介质耐压2500VAC
绝缘电阻1000MΩ/500VDC
环境温度-30℃-+75℃
安装方式螺栓固定
工作指示LED
重量240g


四、产品应用:
    SSR系列工业级固态继电器采用阻燃工程塑料外壳,环氧树脂灌封,螺纹引出端接线,具有结构强度高,耐冲击,抗震动性强,输入端驱动电流小,可方便的与计算机终端和各种数字程控电路接口,广泛应用在石油化工仪器设备,食品机械,包装机械,纺织机械,数控机床,塑料机械,健身器材,娱乐设施等自动化控制领域。
    特别适用于腐蚀、潮湿、防尘、要求防爆等恶劣环境,及频繁开关的场合。

五、安全注意事项:
1、负载电流高于10A时必须使用散热器或安装在具有相应散热效果的金属底板上,并且固态继电器散热底板与安装面之间涂上导热硅脂,40A以上加风扇强冷或水冷。
2、使用在感性负载时,高瞬态电压以及浪涌电流施加与输出端,因此可能导致固态继电器误导通或损坏,通常需要在输出端接入具有特定钳位电压的电压控制器件,如双向稳压二极管或压敏电阻(MOV)。压敏电阻推荐取额定电压的1.6-1.9倍。
3、控制接近最小负载电流的较小负载电流负载时,须在负载上并联一个虚拟负载电阻,以减小输出端漏电流在负载上产生较高的剩余电压。
4、为了避免固态继电器的温升超过允许值,设计应用时应考虑散热效果和安装位置,当两只或多只固态继电器并排安装时,应留有适当的间距。
5、多只固态继电器的输出端之间不得并联使用,以试图增大输出电流。但输出端可以串联使用,以便适用更高的工作电压。
6、当使用多只固态继共用一个控制电源时,输入端即可以串联使用也可以并联使用。
7、容性负载请慎用此件,请选择容性负载专用固态继电器。
酸枣野娃

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 楼主| 发表于 2014-11-12 13:24 | 只看该作者
固态继电器内部均为可控硅反并联,可控硅一般压降0.8V,温度升高后压降1V。P热耗=I电流*U压降=0.8*400A=320W热量,首先是备用电池充不满,其次打车用一下可以,但是如果用绞盘时间比较长,必烧无疑啊。
越野拖拉夫斯机

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发表于 2014-11-12 13:28 | 只看该作者
最怕这些元件不靠谱,外面一烧就瞎啦。稳定性必须的有保证
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发表于 2014-11-12 15:31 | 只看该作者
牛,纯技术贴,电学盲,看不懂

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发表于 2014-11-12 17:46 | 只看该作者
根据撸主解释,目前承受1KA左右电流的几乎没有,就算有价格不算小数,撸主三思。不过撸主的想法很有创造性

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发表于 2014-11-12 21:54 | 只看该作者
支持一下楼主!市场上卖的隔离器继电器自身发热好像都很大,我也一直在考虑自制一个
我找到2种继电器,接触保持不是一直通电的,消耗电流小,触点电阻也非常小,但触点标称值比较小,需要用“智能”电路控制。再找找估计能有大电流的。供楼主参考。
一种称为电力保持继电器,比如这种http://item.taobao.com/item.htm? ... p;abbucket=4#detail

另外一种是双线圈磁饱和继电器,比如http://item.taobao.com/item.htm? ... p;abbucket=4#detail

http://item.taobao.com/item.htm? ... 7-8df6-caa850a8e749
这种我见过实物,一组线圈给个脉冲信号触电吸合,另一组线圈给个脉冲信号复位(断开),吸合或断开状态不需要再消耗电流。
酸枣野娃

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 楼主| 发表于 2014-11-13 01:28 | 只看该作者
继电器接触电阻是一个比较难说清楚的话题。

触点在接触的一瞬间有相对位置的滑移,小电流下滑移有触点电清洁作用。
大电流滑移直接烧熔,触点材质好,不会粘连、材质不好直接就分不开了。

稳态后电阻是比较小,但是我测试过的从来没有小于1毫欧的。大约在5毫欧附近。

继电器触点是有弧度的,材质都不能太硬,压力大一点才能从点接触,过度到一个很小的面接触。

关于用机械的电动保持的继电器,压力是随着电机转到缓慢施加,接插电阻缓慢减小。
假设带电接触,刚接触上内阻50mΩ。就按200A计算。 Q=I*I*R=200*200*0.05=2000W热量,400A时 400*400*0.05=8000W 直接局部烧熔。

触点材质好可以烧出金属蒸汽可以防止粘连。材质不好就分不开了。

关于磁保继电器持不好评价,但是看看工业上用的交流接触器,触点压力50N。吸合式哐当一声就知道怎么回事了。磁保持小电流还可以。

就像三极管可以工作在放大状态或是开关状态,但是带电切换只能工作在开关状态。
酸枣野娃

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 楼主| 发表于 2014-11-13 01:41 | 只看该作者
这个光从接线柱上看,不像是能走190A的样子哦,这个双线圈就是功耗小些,吸合用大电流、保持用小电流、减小自身功耗。
技术说明上写着压降100mV 以为着0.1V*100A=10W。 就是说光触点发热10W。还不算线圈功耗,上面写着动作线圈电阻5Ω。P=U*I=U*U/R=U*U/R=12*12/5=144/5=28.8W
,复位线圈电阻也是5Ω。
总的继电器功耗就是 28.8+10=38.8,我要是算错了一定告诉我。
酸枣野娃

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 楼主| 发表于 2014-11-13 02:02 | 只看该作者
上一个是双线圈100mv@100A内阻就是1m欧姆 冲击1000A@1秒意味着Q=I*I*R*t =1000*1000*0.001*1=1000w 就是说触点上有1000W热量  
12000磅绞盘 满载电流是600A哦 触点稍微有点不好 又分不开了
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发表于 2014-11-13 13:22 | 只看该作者
感谢楼主公布设计图纸.

期待楼主的作品问世了.,
酸枣野娃

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 楼主| 发表于 2014-11-13 16:04 | 只看该作者
感谢版主加精!我在百度文库放了一个“ 2013 业余无线电培训”是给9区培训教材,有空请版主批评指正一下。

另在淘宝上着了一个铝壳,请各位看看如何?
酸枣野娃

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 楼主| 发表于 2014-11-13 16:23 | 只看该作者
     根据南京e族资深车友电话建议,增加了一项太阳能充电功能。
具体要求如下:
     在停车状态 ,电瓶隔离器分断情况下,备用电瓶可接入太阳能电池,当备用电瓶电压高于14V可通过旁路通道单向联通主电瓶 对主电瓶进行充电。
     备电瓶夸电瓶隔离器到主电瓶充电必须约束在14V以上开启,充电电流小于2A不做处理,高于2A自动转恒流充电。但不做充满自停功能。 因为这个太阳能也有充电管理14.6V自停。
      今晚先把这个设计搞完,明天搭个电路测试一下。
     
   
       至于必要性,或其他功能要求,恳请给出大家的意见。
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发表于 2014-11-13 17:36 | 只看该作者
酸枣野娃于 2014-11-13 16:23 发表在16 楼

     根据南京e族资深车友电话建议,增加了一项太阳能充电功能。
具体要求如下:
     在停车状态 ,电瓶隔离器分断情况下,备用电瓶可接入太阳能电池,当备用电瓶电压高于14V可通过旁路通道单向联通主电瓶 对主电瓶进行充电。
     备电瓶夸电瓶隔离器到主电瓶充电必须约束在14V以上开启,充电电流小于2A不做处理,高于 ...

我的建议是尽量简单可靠.尽量采用进口元器件或者工业级的国产器件,配线全部用无氧铜高温绝缘层线材,加上石棉阻燃管,必要的关键位置,加装保险丝来保护.
不可以太复杂化哦,毕竟国产的民用级元器件质量参差不齐,加之采用原创的电路设计,没有经过大量小白鼠的实际应用验证.

一旦有任何环节和部位发生问题,电路起火,车辆自燃,真的输不起.

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发表于 2014-11-13 18:02 | 只看该作者
关注撸主创意。斑斑的建议及是,器件的选择和安全性能都是要首先考虑的
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发表于 2014-11-13 19:07 | 只看该作者
正在研究双电瓶,楼主加油搞吧。
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发表于 2014-11-13 20:40 | 只看该作者

虽然看不懂 但还是支持你加油

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