3.2電路延時分析

　　3.2.1延時環(huán)節(jié)

       式中 ：t—時間常數(shù)。

　　圖4是慣性環(huán)節(jié)的bode圖，分別顯示了慣性環(huán)節(jié)的幅頻特性和相頻特性。

　　因此可以知道慣性環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)具有低通特性，對低頻輸入能精確地復(fù)現(xiàn)，而對高頻輸入要衰減，但會產(chǎn)生相位滯后。因此它會對信號產(chǎn)生延時，延時時間由時間常數(shù)t決定。

　　當(dāng)系統(tǒng)有多個小慣性環(huán)節(jié)時，在一定的條件下，可以將它們近似地看成是一個小慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)等于原系統(tǒng)各小時間常數(shù)之和：

　　3.2.2電路延時

　　通過前面對電流檢測和過流故障執(zhí)行電路的分析可知電路延時主要包括以下幾部分：

　　（1）電流采集電路的信號輸入端是電流傳感器，通過運(yùn)放電路對電壓的變換，這兩部分可以等效為慣性環(huán)節(jié)，設(shè)時間常數(shù)為t1，因此可以表示為：

　　（2）電流采樣信號經(jīng)過rc濾波器的延時，可以等效為信號經(jīng)過一個慣性環(huán)節(jié)。可知時間常數(shù)t2= r5·c4，可以表示為：

　　（3）電流信號通過a/d變換器給控制芯片進(jìn)行處理的延時等效于一個純延時環(huán)節(jié)，設(shè)延時時間為t3，可以表示為：

　　（4）當(dāng)檢測到過流故障處理時，控制芯片給出故障信號切斷主接觸器。可以知道輸出電路主要延時包括光耦隔離芯片的延時和信號繼電器relay-spst的動作延時。同樣這個部分延時可以等效為一個純延時環(huán)節(jié)，設(shè)時間常數(shù)為t4，則可以表示為：

　　針對以上分析建立了如圖5的電路延時仿真模型。

       4 仿真分析

　　根據(jù)實(shí)際設(shè)計的電路及查看相關(guān)資料可以知道電流傳感器選用內(nèi)部集成有相位補(bǔ)償功能的互感器和制造工藝精湛的變壓器，同時采用高速的運(yùn)算放大器，因此取t1=10μs；rc濾波電路的參數(shù)選取根據(jù)實(shí)際情況而定，首先采樣延時時間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于控制芯片的處理周期200μs，其次由于采樣信號是電機(jī)的電流信號，是低頻的正弦信號，因此濾波電路要起到濾波的作用截止頻率不能太高，因此綜合考慮，取濾波截止頻率f=7.96khz此時時間常數(shù)t2=20μs；而控制芯片若選用快速數(shù)據(jù)處理芯片，則也可大大降低數(shù)據(jù)處理階段的延時，t3在20μs~30μs左右；故障輸出電路通過查看datasheet可以知道光偶的延時和relay-spst的斷開時間約是0.35ms。

　　按照以上模型的建立和對相關(guān)參數(shù)的分析進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖6所示。實(shí)線表示在主接觸器流過的實(shí)際電流。我們控制器設(shè)定在電流300a時進(jìn)行過流保護(hù)，斷開主接觸。但由于采集電流電路和過流故障執(zhí)行電路的延時原因?qū)е略陔娏?00a時不能及時的斷開主接觸器，而是在電流大概420a時才切斷高壓電路。這就在對主接觸器的選型時必須要考慮延時帶來的影響。

       5 器件選型

　　在20kw的電機(jī)控制器中電機(jī)額定功率/峰值功率是20kw/60kw，額定電壓是180vac。選用主接觸器的型號是kilovac公司的ev250-2a-400amps［10］，該接觸器在純電動汽車上應(yīng)用廣泛，它的主要電氣特性如下：

　　（1）ev250主要應(yīng)用于電池開關(guān)，直流電路控制，保護(hù)和安全斷開。

　　（2）在320v下可長期工作電流400a，500a電流持續(xù)時間為6.5min，可斷開2500a電流，經(jīng)過28~1800vdc試驗。

　　（3）內(nèi)部帶有線圈節(jié)能器：在不同溫度、電壓下只需4w保持功率；通過emi頻譜試驗和認(rèn)證；內(nèi)裝線圈抑制器。

　　（4）旋轉(zhuǎn)式觸點(diǎn)，使得電阻小，功耗低。

　　（5）“超級氣密封”專利，保護(hù)所有運(yùn)動部件，可在危險環(huán)境下運(yùn)行。

　　ev250在額定線圈電壓下，高壓接觸器線圈的閉合響應(yīng)即接觸器完全閉合的時間約是135ms，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求的高壓電氣安全控制系統(tǒng)工作至少大于100ms才允許高壓供電回路閉合接通，并且接通時需有預(yù)充電過程，以避免接通時瞬態(tài)的高壓電沖擊。接觸器斷開的時間大約為18ms，可重復(fù)性非常好，對于國標(biāo)gb/t18384.1――2001中切斷高壓要于20ms內(nèi)完成的響應(yīng)要求提高了10%。

　　同時主接觸器在500a電流持續(xù)時間為6.5min，根據(jù)仿真結(jié)果，在考慮延時的影響下，主接觸器仍然能夠滿足電路的要求。

       6 結(jié)束語

　　本文針對純電動汽車高壓電系統(tǒng)，設(shè)計了在純電動汽車上的高壓電路，為高壓電路絕緣等效電阻、等效電容的測量、高壓電路泄壓過程的放電時間及剩余電量的計算提供了解決方法。設(shè)計了高壓電系統(tǒng)的電流，電壓，溫度監(jiān)測電路，并對電路進(jìn)行分析，建立了電路的延時模型。通過仿真分析，結(jié)果表明，在我們選擇了一定的時間常數(shù)t時高壓電系統(tǒng)中的主接觸器滿足電路的要求并有一定的余量，對電動汽車的安全性，可靠性都有重要的意義。本文研究的分析方法，為電動汽車的器件選型提出了一個新的方法。