预充电阻计算公式
浅谈预充电阻的基础知识
浅谈预充电电阻的基础知识一.预充电电阻的定义在预充电过程中，在充电回路串联预充电电阻，对预充电电流的大小进行限制，避免上电瞬间短路产生的较大充电电流损坏功率器件。
预充电阻最常用于电源、变频器、电梯、舞台音响及高端设备行业。
它与高压接触器配合在新能源电动汽车行业有广泛的应用。
二.预充电电阻的作用预充电阻的作用就是限流。
电池前端都有较大的电容C,若无预充电，主继电器直接与电容C接通，此时电池电压较高，而电容C 上电压接近为0，此时相当于瞬间短路，负载电阻为导线和继电器触点电阻，电阻值很小，根据欧姆定律可知，电压大，电阻小，显然瞬间电流可达上万安培。
此时主继电器肯定会损坏。
加入预充过程，主继电器先断开，预充继电器和预充电阻构成的预充回路先接通，电阻值会在30Ω以上，回路电压假设在300V，此时回路电流最大也就10A，预充继电器容量子10A以上，预充回路安全。
三.预充电电阻损坏的原因预充电电阻仅允许短时间流过小电流，持续进行预充电过程，或者在运行状态下预充电回路通过额定负载电流，都会造成预充电电阻发热量过大而烧毁，因此电阻损毁的原因可能有以下几点：1.待机状态时进线电网电压波动大，造成母线电压波动，导致预充电过程持续进行，预充电电阻上不断有电流流过，长时间发热造成损坏；2.设备频繁上电、断电，或在已经报欠电压情况下，频繁多次复位启动，预充电电阻持续工作，长时间发热造成损坏；3.多台AC/AC设备共用一台制动单元，造成共母线。
当任意一台先上电时，相当于一组充电电阻对多个电容组充电，会造成预充电电流过大；4.预充电电阻通过负载电流：书本型设备，预充电继电器损坏，线圈通电后没有闭合，预充电电阻在设备运行时仍然工作；或装机装柜型设备，运行状态下可控硅发生触发故障，负载电流流过预充电回路。
5.另外，如果直流母线上并联的器件如果发生故障（比如制动单元故障误动作、或制动单元器件内部发生短路），导致母线正负短接，形成闭合回路（2个预充电电阻+1个制动电阻），就会烧毁预充电电阻。
电动汽车高压箱预充电阻计算
0.614 454.2
0.8 0.02 100%
ห้องสมุดไป่ตู้0.0
455
0.097 64
0.624 454.2
0.8 0.02 100%
0.0
455
0.097 65
0.633 454.3
0.7 0.01 100%
0.0
455
0.097 66
0.643 454.4
0.6 0.01 100%
0.0
455
0.097 67
0.692 454.6
0.4 0.01 100%
0.0
455
0.097 72
0.702 454.7
0.3 0.01 100%
0.0
455
0.097 73
0.711 454.7
0.3 0.01 100%
0.0
455
0.097 74
0.721 454.7
0.3 0.01 100%
0.0
455
0.097 75
22.7
0.45 95%
10.3
455
0.097 31
0.302 434.5
20.5
0.41 95%
8.4
455
0.097 32
0.312 436.5
18.5
0.37 96%
6.9
455
0.097 33
0.322 438.2
16.8
0.34 96%
5.6
455
0.097 34
0.331 439.8
15.2
名称 母线最高电压= 驱动器输入电容= 死负载电阻= 预充电阻= 时间常数τ= 预充结束点
说一说预充电路与预充电阻
• 首先回答一个问题，为什么要进行预充呢？ 第一个大家都知道，是为了保护主正、负
继电器不会因为过流产热而粘连损坏。因
为导通瞬间，电容相当于短路，回路中铜
排与继电器的阻抗又很小，所以会有一个
• 预充电阻所处的场景是瞬态脉冲充电的过 程，而不是一个稳态的过程，一般时间持 续0．5s左右就结束了。在这么短的时间内， 电阻内部产生的热量是来不及散出去的，
热量完全聚集在电阻丝上面，所以它的功
率的选型依据是由预充电阻的最大脉冲功
率来决定的，而不是稳态功率。预充电阻
上瞬态电压脉冲有以下几种（图片来源于
说一说预充电路与预充电阻
广东奥创电子
• 这一篇说一说BMS外部的预充电路和预充电 阻。大家可能也很熟悉这一块，相关的书 籍或者文章也很多，那我写本文还有哪些 意义呢？嗯嗯，至少对自己是一个总结与 思考的历程，可以重新分辨其中的一些事 情的对错。
• 上图是电池系统内部简图，它里面包括了 预充电路，其中R是预充电阻，K1是预充继 电器，C是母线电容。母线电容一般就是指
大电流。除了这个，还有的说法是为了保
护母线电容和电池，这个就留给大家自己
去思考寻找答案了。接着再介绍一下电容
充电的相关参数计算，参照下图，其实简 单，公式都是现成的。
• 电容的充电公式如下（图片来源于网络）： 这个公式用来计算需要的预充电阻阻值。
• 在电池系统设计中，电池的总电压、负载 电容C、和要求的预充时间t都是已经定义好 的，将它们带入上式，可以得到预充电阻 的阻值R。其中，Ut代表经过预充时间t后， 电容两端到达的充电电压值。当经过预充 时间t后，就会闭合主正继电器；一般要求 Ut≥95％＊Us，还有的不是以百分比来判定， 而是以二者的电压差值来判定，例如经过 预充时间t后，要求Us－Ut≤10V；Ut的值也 是经过仔细计算选取的，这个可以在后面
预充电路与预充电阻选型
干货：预充电路与预充电阻选型2020-03-27 11:40功率电阻是用于承受和消耗大量的功率，它们由具有高导热性的材料制成，可实现高效冷却。
它们通常设计为与散热器耦合，以便能够消耗大量功率。
对于预充电阻器，常见的类型如下图中的两种，都是常见的金属铝壳电阻；这两种电阻属于功率电阻中的线绕电阻。
干货：预充电路与预充电阻选型绕线电阻通常是在棒状陶瓷绝缘基体或其他绝缘基体上面绕制电阻丝，电阻丝为镍铬或锰铜等合金材料，电阻丝的两端连接固定引脚，电阻丝通常涂有非导电涂料，外围使用不同的封装材料封装（例如铝壳封装）。
铝壳封装的绕线电阻目前很普遍，其散热能力很强，所以一般适用于大功率应用的场合。
还有一种大家熟悉的陶瓷封装的绕线电阻，我们更习惯称之为水泥电阻，不过没有前者频繁用做预充电阻。
干货：预充电路与预充电阻选型在预充电阻选型前，我们首先要清楚地了解使用工况及参数要求，归纳如下：1、高压电池电源输出电压2、继电器的额定电流3、母线电容容值4、启动时可能的最高环境温度5、电阻的温升要求6、电容预充所需达到的电压7、达到充电电压时所需的时间8、单次脉冲还是连续脉冲？9、如果是连续脉冲，电阻能抵抗连续脉冲的次数和脉冲的间隔时间分别是？10、电池被滥用时，要求电阻保持正常工作状态持续的时间11、电阻的安装结构和接线方式12、绝缘电压的要求在了解以上参数后就需要做一些基本的计算。
通常情况下预充电被要求在300ms到500ms内完成，在这么短的时间内，电流通过电阻丝或电阻体所产生的高热量来不及被电阻的骨架吸收，电阻丝或电阻体本身将不得不承担绝大部分脉冲的能量。
所以我们要先计算启动时的脉冲能量，然后再选择合适的电阻方案。
如果是单个脉冲，能量计算如下：干货：预充电路与预充电阻选型如果是连续脉冲，当脉冲的间隔时间很短（比如小于1s）时，实际应用中耗散能量的比例很小，我们一般可以用线性累积来计算总的脉冲能量。
干货：预充电路与预充电阻选型总能量=单个脉冲能量x连续脉冲数量然后再确定一下预充电阻的阻值：干货：预充电路与预充电阻选型T = RC * Ln[(Us - U0)/( Us - Vt)]其中：T=预充电时间R=预充电阻C=负载端电容Us=电池包电压U0=负载端闭合高压前的电压（可表示为0）Ut=预充结束时负载端电压一般来说，Ut选择为总电压Us的90%或者95%，这里认为是90%，所以公式可以表示如下：T = RC * Ln10则R = T / (C * Ln10)接下来举一个预冲电阻具体的例子：假设整车中，电池的电压为Us=400V，负载电容C=1000uF，要求的充电时间为500ms，即在500ms后，电容充电到90%*Us，即Ut=360V，那么据此来计算预充电阻R的阻值。
预充电阻计算公式
Inrush current flowing through relays 180 160 140 120
Current(A)
Current flowing through relay①
Current flowing through pre-charge relay②
100 80 60
40
0.708 0.71 0.712 0.714 0.716 0.718 0.72
0
Capacitor voltage during pre-charge
300
250
200
Voltage(V)
Байду номын сангаас
284.8
150
100
50
0
0.2
0.4
0.6
Time(s)
0.8
1
1.2
Vc=E(1-EXP(-t/(C*R))) t=RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)] 设V0 为电容上的初始电压值； Vt 为t时刻电容上的电压值。
E(V) 340
R(ohm) 50
C(F) 0.0066
r1(ohm) 0.5
r2(ohm) 0.5
◆Capacitor voltage during pre-charge Time(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Vc(V) 0.0 88.9 154.5 203.0 238.8 265.3 299.2 309.9 317.8 323.6 327.9 331.0 333.4 335.1 336.4
12.1 9.0 6.6 4.9 3.6 2.7 2.0
预充电阻计算公式
预充电阻计算公式预充电阻是在电气控制系统中经常使用的一个元件，它通常被用于限制大电流通过电动机等负载设备，当设备启动时。
预充电阻的作用在于通过限制电流来降低电动机等设备在启动时的起动冲击，以防止电流瞬间过大而引起电气设备或电路的损坏。
另外，预充电阻还能延长电动机的使用寿命，提高设备的可靠性。
为了计算预充电阻的数值，我们需要通过以下公式来计算：R=(V-Vs)/Ia其中，R为预充电阻的阻值，V为电源电压，Vs为设备的工作电压，Ia为预充电电流。
首先，我们需要确定电源电压和设备的工作电压。
在一般情况下，电源电压通常取额定电压值，即电气设备所使用的额定电压。
而设备的工作电压则是指设备正常工作时的电压。
其次，我们需要确定预充电电流。
预充电电流的大小取决于设备内部电容的充电速度。
一般而言，预充电电流应该保持在设备的额定电流的百分之五至百分之十之间。
如果不清楚设备的额定电流，可以通过设备的额定功率和额定电压来计算。
在计算之前，我们还需要确定预充电电阻的功率等级。
预充电电阻的功率等级应该大于等于设备的额定功率。
一般而言，电阻的功率等级可以通过以下公式来计算：P=(V-Vs)*Ia最后，根据上述公式，我们可以计算出预充电阻的阻值。
预充电阻的阻值应该是一个标准值，可以在电阻手册中找到最接近的值进行选择。
预充电阻的接线方式通常采用串联接法。
其原理是将预充电阻与电源和设备串联，在设备启动时通过预充电阻来限制电流，待设备启动后，预充电阻将不再起作用。
需要注意的是，在实际应用中，预充电阻不仅仅是一个器件，它也需要由合适的继电器或控制器来控制。
通过控制继电器或控制器的状态，可以实现在设备运行过程中自动切换或绕过预充电阻。
总之，预充电阻在电气控制系统中起到了重要的作用，通过计算预充电阻的阻值和功率等级，并正确接线和控制，可以保护电气设备和电路，延长设备的使用寿命，提高电气系统的可靠性。
预充电阻计算公式
电容两端电压: Uc(t)=Us(1-e-t/RC)
电容充电电流I=C(du)/(dt)= C Us d(1- e-t/RC)/ d t= C Us e-t/RC
那么电阻的瞬时功率: P(t)=I2R= C2 Us2R e-2t/RC
电阻损耗: W=∮t0Pdt=∮t0I2Rdt= C2 Us2R( 1-0.5e-2t/RC)
电阻平均功率：P=C2 Us2R( 1-0.5e-2t/RC)/t
当t= RC时，电容电压=0.63 Us；
当t= 2RC时，电容电压=0.86 Us；
当t= 3RC时，电容电压=0.95 Us；
当t= 4RC时，电容电压=0.98 Us；
当t= 5RC时，电容电压=0.99 Us；可见，经过3~5个RC后，充电过程基本结束。
而一般金属壳电阻(铝壳电阻)的最大的负载功率为额定功率的10倍,所以选择电阻额定功率时一般按照平均功率来选型.
即:额定功率>平均功率&最大负载功率>最大的瞬时功率
一般情况下电阻的阻值在15~100Ω,功率在100~150W以内比较合适.
VPI预充电阻: 15Ω，120W 预充时间200ms 最大电压：394V 电阻最大功率：10345W，预充过程消耗的能量311J
4代预充电阻：15Ω，120W 预充时间200ms 最大电压：360V 电阻最大功率：8640W，预充过程消耗的能量260J
5代预充电阻：100Ω100W 预充时间1s 最大电压：377V 电阻最大功率：1421W，预充过程消耗的能量214J
火车项目电阻：40Ω，800W，预充时间1.8S，电容15mF，最大电压1095V，电阻最大功率：27046W，预充过程消耗能量为8113J。
电动汽车高压箱预充电阻计算
75.2
1.50 83% 113.1
455
0.097 19
0.185 386.9
68.1
1.36 85%
92.6
455
0.097 20
0.195 393.4
61.6
1.23 86%
75.8
455
0.097 21
0.205 399.3
55.7
1.11 88%
62.1
455
0.097 22
0.214 404.6
50.4
1.01 89%
50.8
455
0.097 23
0.224 409.4
45.6
0.91 90%
41.6
455
0.097 24
0.234 413.7
41.3
0.83 91%
34.1
455
0.097 25
0.244 417.7
37.3
0.75 92%
27.9
455
0.097 26
0.253 421.2
0.497 452.2
2.8 0.06 99%
0.2
455
0.097 52
0.507 452.5
2.5 0.05 99%
0.1
455
0.097 53
0.516 452.7
2.3 0.05 100%
0.1
455
0.097 54
0.526 452.9
2.1 0.04 100%
0.1
455
0.097 55
0.614 454.2
0.8 0.02 100%
0.0
455
0.097 64
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电容两端电压: Uc(t)=Us(1-e-t/RC)
电容充电电流I=C(du)/(dt)= C Us d(1- e-t/RC)/ d t= C Us e-t/RC
那么电阻的瞬时功率: P(t)=I2R= C2 Us2R e-2t/RC
电阻损耗: W=∮t0Pdt=∮t0I2Rdt= C2 Us2R( 1-0.5e-2t/RC)
电阻平均功率：P=C2 Us2R( 1-0.5e-2t/RC)/t
当t= RC时，电容电压=0.63 Us；
当t= 2RC时，电容电压=0.86 Us；
当t= 3RC时，电容电压=0.95 Us；
当t= 4RC时，电容电压=0.98 Us；
当t= 5RC时，电容电压=0.99 Us；可见，经过3~5个RC后，充电过程基本结束。
而一般金属壳电阻(铝壳电阻)的最大的负载功率为额定功率的10倍,所以选择电阻额定功率时一般按照平均功率来选型.
即:额定功率>平均功率&最大负载功率>最大的瞬时功率
一般情况下电阻的阻值在15~100Ω,功率在100~150W以内比较合适.
VPI预充电阻: 15Ω，120W 预充时间200ms 最大电压：394V 电阻最大功率：10345W，预充过程消耗的能量311J
4代预充电阻：15Ω，120W 预充时间200ms 最大电压：360V 电阻最大功率：8640W，预充过程消耗的能量260J
5代预充电阻：100Ω 100W 预充时间1s 最大电压：377V 电阻最大功率：1421W，预充过程消耗的能量214J
火车项目电阻：40Ω，800W，预充时间1.8S，电容15mF，最大电压1095V，电阻最大功率：27046W，预充过程消耗能量为8113J
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