直流接触器助力安全可靠的电动汽车

接触器是连接、断开和隔离大功率设备的关键部件。接触器广泛用于铁路和工业应用，由于整个运输部门的电气化进程以及目前正在向电动交通过渡，接触器正在获得动力。与接触器相关的其他应用领域是可再生能源，其中逆变器、光伏和风力涡轮机需要直流和交流接触器来提供高压负载和电源的安全连接和断开。

电动汽车的电池电压已增加到 1 kV DC的阈值，需要 BDU（电池断开单元）设备能够在所有操作条件下提供安全的电气连接以及高压电池和其他连接电路之间的绝缘到电动巴士。

当面临高压时，负载下直流电流的断开往往会产生需要熄灭的电弧。因此，必须使用特定设计的直流接触器。将它们连接到电池的正极和负极电缆，通过将电气传动系统与电池电隔离，防止热过载和短路。

Schaltbau 高压接触器

Schaltbau GmbH Group 总部位于德国慕尼黑，是连接器、速动开关、接触器、铁路部件和完整的驾驶室设备的领先供应商，可满足最严格的安全要求。Schaltbau 的设备在世界各地用于需要在恶劣条件下进行可靠连接、切换和控制的关键应用，包括电动汽车和自动化、可再生能源和铁路。

“Schaltbau 成立于 90 多年前，起源于铁路行业，在机电方面比在电子方面更多地被视为组件制造商，”Schaltbau 现场应用和销售工程师 Martin Zierer 说。“我们的关键产品接触器是一种机电开关，可用于需要隔离、电流隔离、在高直流或交流电压和电流下运行的设备或电路的任何地方”。

图 1 显示了需要接触器的经典应用，其中电动巴士卡车通过直流充电站充电。相同的电气原理图布局也适用于较小的电动汽车。在左侧，您有三相交流电，然后是变压器和逆变器。然后，您拥有直流充电站，其中主要直流接触器提供高压正极和负极电缆的安全连接和断开。同样，在 EV 上安装了直流接触器，以断开 HV 电池与充电入口的连接。

图 1：电动汽车充电站使用的直流接触器

接触器不仅提供隔离和电流隔离，而且还涵盖了一些紧急中断电流的情况，例如逆变器故障。

“在电动汽车充电站等系统中，电压高达 1 kV，隔离参数变得越来越重要。有时需要加强隔离或安全功能，例如对辅助触点的特殊要求”，Zierer 说。

首先要检查的是隔离参数和最大制动电流。在典型的充电站中，您可以在插座处获得 500A 的标称电流。但是，如果发生故障，接触器可能必须覆盖高达 2 kA（制动电流）的电流。Schaltbau C310 和 C320 系列（参见图 1）是单极双向直流接触器，可确保安全断开高负载（高达 1.5kV/2kA）并在系统故障时提供可靠保护。这些设备具有非常高效的陶瓷/高性能塑料灭弧室，具有高分断能力和双断触点系统，以及高度可靠的辅助触点和高效的线圈驱动。

“这些接触器在所有标准和新应用中的主要工作是尽可能高效地承载电流，最大限度地减少功率损耗。此外，它们必须在关闭时提供隔离，并在出现问题时断开容量”，Zierer 说。

一个更经典的应用与机车车辆的电气有关，在世界各地的轨道车辆中使用，它们确保在恶劣的铁路环境中安全平稳地运行。如图 2 所示，我们假设图像的顶部是来自受电弓的 AC 或 DC 电源。然后，您有一些牵引变流器和辅助变流器，它们需要不同类型的接触器。

牵引接触器以 1 极和 3 极交流工作，用于断开多个电气单元的牵引电动机。它们提供针对故障事件的保护，例如牵引逆变器输出电路中的短路或电机故障。电力接触器是 1 极和 2 极直流接触器，可用于高达 3 kV 和 2 kA 的直流牵引电力网络。它们具有高分断能力和创新技术，可安全熄灭电弧。预充电接触器与预充电电阻相结合，用于限制直流母线的浪涌电流，工作条件高达 3 kV，200 A。

图2：接触器的铁路应用

在铁路等关键应用中，接触器需要非常坚固，因为在某些应用中，它们必须切换满载数千次。

“可以说，铁路中的东西必须非常坚固，因为它们必须在恶劣的条件下运行很长一段时间，三十年或更长时间。因此，我们的技术非常强大，不仅可以在紧急情况下提供保护，而且最重要的是在正常使用情况下”，Zierer 说。

Schaltbau 产品组合涉及四个主要不同领域。“我们在铁路工作，这或多或少是我们的家，也是我们来自的地方。第二个关键市场与工业应用有关，主要是直流应用。然后是可再生能源市场，包括光伏系统、储能、燃料电池，还有很多新的机会。最后是电动汽车市场”，Zierer 说。

Schaltbau 是铁路行业的知名企业，该公司已在该行业运营了数十年，取得了很高的市场份额。“铁路轨道上的电动汽车已经并将成为我们的 DNA。我们不会在这里失去重点。但将这些知识转移到“DC-Industry”、“New Energy”和“E-mobility on the road”使我们成为全新行业的强大合作伙伴”，Zierer 说。

审核编辑：汤梓红