预充电路与预充电阻选型

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。

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，不过没有前者使用频繁。

预充电路框图

上电过程：

K-主负接触器先闭合，Kp 预充接触器再闭合，当电容 C

两端与电池的压差保持在＜10V(建议值)时，此时 K+主正接

触器闭合，最后 Kp 预充接触器断开；完成上电过程。

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：

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。

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：

T = R*C * Ln[(Us - U0)/( Us - Ut)]

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 = R*C * 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。根据前面讲到的公式，可以直接得到R=0.5/(0.001*ln10)=217Ω。

最后再把电阻上面的电压波形转换成矩形波，其中上电瞬间电容相当于短路，所以 Vp=400V；那么预充电阻的峰值功率=Vp*Vp/R=400*400/217=737W，如果按照 0.5 倍来降额的话，则需要的电阻单脉冲峰值功率为 737*2=1474W。

接着计算矩形波的时间，通过下式，因为电阻与电容两端的电压之和等于 Us，所以电容两端的电压为 Ut=（1-0.37）Us=0.63*Us，所以τ=217*0.001*ln(2.7)=0.216s，矩形脉宽t1=0.108s。

最后，根据得到的脉宽与单脉冲峰值功率，对比厂家的曲线，即可判断出选型是否合理。