Interruptor de alimentación de CC de alta corriente continua

Necesito hacer un interruptor de encendido (muy barato) para un vehículo eléctrico.

El banco de baterías es un paquete LiPo de 8s (29,6 Vnom), que alimenta un ESC que impulsa los motores.

La corriente continua máxima que se extraerá a través del interruptor es de aproximadamente 120 A. Se pueden esperar picos de aproximadamente 180 A, pero muy poco frecuentes o casi nada.

Las limitaciones son que el circuito debe ser alimentado desde el paquete de baterías y no consumir mucha/ninguna corriente cuando está apagado. También hay algunas restricciones dimensionales (es decir, que la solución completa no debe ser más grande que 50 mm x 50 mm x 20 mm más o menos).

Me imagino que necesitaría un interruptor accionado mecánicamente a la tensión nominal, que permite un contactor de algún tipo (mecánico/eléctrico/de estado sólido).

He estado investigando un poco, pero necesito un pequeño consejo sobre lo que debo elegir para una solución súper económica.

Hasta ahora me he encontrado con:

Circuitos de tiristores

Circuitos de conmutación MOSFET

Relés de estado sólido

Relés mecánicos

Algunos de estos pueden requerir un convertidor CC/CC o algo así para reducir el voltaje a niveles útiles para activar el circuito de conmutación.

¿Alguien tiene alguna otra idea y alguien podría sugerir cuál sería la mejor opción (más barata) aquí?

Gracias

¿Esto es para aislamiento de seguridad, o simplemente para apagarlo cuando no está en uso?
¿El ESC tiene alguna instalación de "espera" que podría haber pasado por alto?
@ pjc50 Es principalmente para apagarlo cuando no está en uso. Tengo que desenchufar la batería para cargarla, así que ese es mi aislamiento de seguridad. Probablemente lo dejaré (no completamente desatendido) apagado, pero probablemente incluiré un fusible para que sea un poco más seguro.
@Andyaka Mi ESC no tiene una instalación de reserva. Llevó mis baterías a 0.5 V por celda cuando lo dejé enchufado por un día, que fue un día triste. Sin embargo, logré recuperar 7 de las 8 celdas.
¿No hay umbral de bloqueo por bajo voltaje?
@Andyaka En teoría, tiene un LVC: lo configuré en 3.2V / celda para 8 celdas. No enganchó o_O. Es por eso que quiero eludir toda esa situación por completo. Probablemente también voy a construir mi propio LVC en este circuito de conmutación.

Respuestas (1)

Solo tienes dos soluciones prácticas

a) Un interruptor mecánico

b) MOSFET

Los tiristores y los SSR están desactivados debido a su voltaje mínimo de 'encendido', lo que generaría demasiado calor para disipar en el volumen requerido.

... y si es para el aislamiento del sistema, solo (a) servirá.

Notarás que (b) es plural. Para súper barato (relativamente), espero que esté usando múltiples paquetes de tipo TO-220 en paralelo. Afortunadamente, los MOSFET se comparten muy bien cuando están en paralelo y completamente encendidos. Con un RDSon lo suficientemente bajo, podría administrar el calor producido por 180A dentro de su volumen.

La industria está produciendo muchos nuevos FET excelentes con VDS en la región de 70-100v para vehículos eléctricos de 42v, estos encajarían perfectamente.

Para sostenerlos, los FET no requieren energía, lo que le permitiría diseñar el circuito de control de manera bastante económica. Si cambia el riel negativo, tenga el positivo disponible para el suministro de la puerta, es posible que necesite poco más que un divisor potencial para mantenerse dentro del voltaje máximo de la puerta.

Es posible que su unidad deba cambiarlos rápidamente para evitar una disipación excesiva si se enciende o apaga bajo carga.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Lo anterior podría dar que pensar. R1 y R2 reducen el voltaje de la batería al 50 %. El rango de voltaje de la compuerta debe ser correcto para el FET, generalmente >10v para el mejor RDSon, <20v para la ruptura de la compuerta, aunque verifique los FET específicos que termina usando. LiPos debe mantener el voltaje del terminal dentro de un rango de 2:1. Si es quisquilloso, puede reducir el valor de R1 y hacer un zener paralelo con R2. Ponga un LED en serie con su zener, o use varios LED en serie como su zener es una alternativa.

Q1 y Q2 aceleran la carga/descarga de la compuerta para la conmutación bajo carga, omita uno o ambos si esto nunca sucederá. He mostrado un interruptor mecánico de encendido/apagado, aunque el control electrónico es bastante fácil de configurar.

Cambiar el riel negativo de esta manera significa que si rutinariamente conecta a tierra el terminal negativo de las cosas, el paquete de baterías y los componentes electrónicos alimentados no pueden compartir la misma tierra. Existe la posibilidad de hacer las cosas mal.

Un interruptor lateral alto requeriría algún tipo de amplificador de voltaje para operar las puertas.

Muchas gracias @Neil_UK. La opción MOSFET(s) parece la solución perfecta. No cambiaré bajo cargas extremas, probablemente 2 A como máximo. ¿Podría sugerir un circuito? No me importa diseñar uno yo mismo, pero sería bueno tener algo con lo que trabajar.
Creo que debe diseñar para la posibilidad de cambiar bajo carga alta, en caso de fallas; no desea que los MOSFET explosivos se sumen a su culpa. PD: hay varios foros de diseño de autos eléctricos que pueden ser útiles: diyelectriccar.com/forums
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