¿Usa un contactor o un relé para cambiar entre dos fuentes de alimentación de CC?

Quiero alimentar un motor con una batería, sin embargo, surge la complicación porque quiero tener dos fuentes de alimentación y poder cambiar entre ellas. El contexto de este problema es para un vehículo eléctrico. El circuito de detección en el vehículo medirá la velocidad y la entrada del conductor y decidirá cuál de las dos baterías usar bajo las condiciones. es decir, cuando se necesita aceleración, se selecciona la batería de mayor potencia y se extrae energía de ella. Cuando el vehículo circula a baja velocidad oa velocidad constante, la llamada "batería de crucero" se activará y se utilizará para alimentar el motor. Ambas baterías serán de 48V y la potencia del motor será de un máximo de 5kW dando una corriente máxima de alrededor de 100A.2 posibles circuitos de conmutación

Me sugirieron los dos circuitos anteriores como posibles formas de cambiar entre las dos baterías. Creo que se puede encontrar un diodo Schottky o un condensador de la clasificación correcta por un precio bastante bajo, sin embargo, el principal problema al que me enfrento es qué tipo de interruptor usar y cómo controlar este interruptor. En los circuitos he dibujado un relé, sin embargo, ¿tengo razón al pensar que se necesitaría un contactor para una aplicación de alta potencia como esta? En este caso, ¿es razonable controlar un contactor con un MOSFET como se muestra en los diagramas?

Si alguien tiene alguna sugerencia o consejo sobre componentes que serían realmente útiles, así como sugerencias para controlar el MOSFET/contactor. ¡Usando mis circuitos de corriente, el sistema requeriría 4 fuentes de alimentación, 2 para el motor, una para el contactor y otra para el MOSFET!

Disculpas por mi inexperiencia o cualquier parte poco clara de mi pregunta.

¡Gracias!

¿En qué se diferencian las dos baterías?
Su primer circuito no va a funcionar, ese capacitor en serie es un circuito abierto en CC, y una batería es CC de hecho. Y para responder a su pregunta, solo busque un relé de 50V 100A. También podría usar un par de mosfets de potencia, eso sería mucho mejor.
¡@VladimirCravero se disculpa, ha pasado un tiempo desde que estudié electrónica! ¿Tengo razón al pensar que si el capacitor estuviera en paralelo con una resistencia, cuando se apaga el interruptor, el capacitor se descargaría y, por lo tanto, alimentaría al controlador por un corto tiempo?
@Joe Tienes que poner el capacitor entre +48V y 0V. Los condensadores almacenan energía, después de la carga, tendrá 48V entre sus terminales. Cuando se desconecta la batería, descargará gradualmente la energía de bombeo al motor. También debe colocar un diodo schottky entre los terminales del motor, de lo contrario, lo freirá todo debido a su inductancia al cambiar.
Acabo de leer la pregunta original. Odio decir esto, pero no veo NINGUNA RAZÓN para incluir la batería de plomo-ácido. La única ventaja que tiene el ácido de plomo sobre el litio es la seguridad. Pero pierdes esa ventaja al tener ambos. Dado que probablemente no pueda seguir ese consejo sin acabar con el proyecto, su mejor solución de conmutación serán los MOSFET, los relés de estado sólido o los IGBT. No intentes hacerlo con relés electromecánicos. Será demasiado difícil sostener el riel mientras ambos relés están apagados, y no desea tener ambos relés encendidos al mismo tiempo o podrían fluir corrientes muy grandes de una batería a otra.

Respuestas (1)

Una serie de cuestiones.

En el primer circuito, por supuesto, el condensador debe ser

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Igual de importante, no se obsesione con el valor todavía. Su valor está determinado por la velocidad de conmutación del interruptor y la caída de voltaje permitida cuando no hay una fuente conectada.

El uso de un contactor mecánico para conmutar una corriente continua suele ser un poco complicado. El problema es que, a diferencia de la CA, cuando intenta interrumpir un flujo de corriente, se desarrolla un arco entre los contactos y, sin la inversión de voltaje inherente a la CA, el arco puede persistir y dañar los contactos. Los contactores de CC solucionan esto, pero tienden a ser costosos. (En realidad, los contactores en general tienden a ser costosos, pero probablemente ya lo sepa). Los relés de CC de estado sólido son probablemente su mejor opción si desea seguir la ruta del contactor. Digikey tiene unas unidades de 160 amperios. Por $150 +.

Ir MOSFET es probablemente su mejor opción, y para esta aplicación necesita una unidad de lado alto tipo p configurada así

esquemático

simular este circuito

Y estás de suerte. El MOSFET que he mostrado está disponible en Digikey por $25.

M2 es casi cualquier tipo n con una tensión nominal superior a 50 voltios.

Muestro la unidad de entrada como 0/5 voltios. Si debe usar un nivel lógico más bajo (como 3.3), ciertamente es posible, pero debe recordar obtener MOSFET de "nivel lógico", ya que de lo contrario pueden requerir 4 voltios para encenderse por completo.

Este circuito debería ser fácilmente capaz de cambiar 1 usec. Eso significa que tendrá que aprender el fino arte de protegerse contra sobretensiones inductivas, pero esa es una historia para otro momento.

También notará que este circuito no requiere un suministro de "contactor" separado. Si, por alguna razón (como que puede obtener uno gratis) decide ir a la ruta del contactor, tenga en cuenta que no necesita un suministro separado para ello. Solo usa la batería que está cambiando para conducirlo.

Puede usar dos de estos circuitos para crear un efecto de doble tiro, pero debe asegurarse de que haya un retraso entre la liberación de uno antes de activar el otro. La demora debe ser del orden de un microsegundo más o menos, pero primero verifique la operación real de su circuito.

Gracias por la respuesta y disculpe la respuesta tardía, he estado construyendo algunos de los circuitos que sugirió con componentes de baja potencia y una fuente de alimentación de 12 V para probarlos. Acabo de empezar a investigar los MOSFET y tengo algunas preguntas. ¿Por qué el circuito que sugirió requiere dos FET separados? En otras palabras, ¿por qué no puede simplemente controlar el FET de potencia con la entrada de conducción de 0/5V? Además, ¿cuál es el propósito de las resistencias y el diodo?
M2 no NECESITA ser un MOSFET; en su lugar, puede usar un bipolar NPN. Pero M1 necesita un controlador de compuerta que varíe de 50 V (apagado) a ~40 V (encendido). 0 a 5 voltios no lo harán. Investigación MOSFET tipo p. R2 mantiene el buen comportamiento del circuito si la entrada lógica se desconecta. R1 y D1 (que es un diodo zener) establecen el nivel de puerta en ~12 voltios por debajo de Vcc. Más de ~20 voltios matarán al MOSFET.
Se agregó R3 al segundo esquema: es necesario.
Gracias @dwayne, ¿podría explicar por qué se necesita esta resistencia adicional?
En realidad, puede que no sea necesario, dependiendo de cómo se vea su unidad de 0/5 voltios. Es bastante sencillo que el nivel de 5 voltios sea impulsado por una fuente de voltaje, pero ¿qué pasa con los 0 voltios? Si se producen 0 voltios al conectar la entrada a tierra, no necesita R2. Si solo es una especie de flotación, como ser conducido con un PNP a +5, o si es posible que la entrada se desconecte, entonces necesita R2 para forzar la puerta a tierra. De lo contrario, flotará a algún voltaje intermedio y es posible que M1 y M2 no se enciendan o apaguen por completo.
@WhatRoughBeast, señaló anteriormente que si se hicieran y conectaran dos de los circuitos anteriores, sería importante 'romper antes de hacer' al cambiar entre las dos baterías. Me preguntaba qué pasaría si las dos baterías se conectaran momentáneamente durante el cambio. ¿Sería muy peligroso o es algo que es una buena práctica evitar?
@Joe: bueno, lo que sucede es que las dos baterías están en cortocircuito. Si el cortocircuito es breve o no, depende de si los interruptores pueden manejar correctamente el aumento de corriente. Cualquiera que sea la batería que tenga el voltaje más alto, intentará cargar la que tenga el voltaje más bajo. Esto puede o no ser un problema. Como punto de partida, tenga en cuenta que exactamente esto sucede cuando intenta conectar una batería de automóvil agotada con una viva: puede obtener una chispa bastante buena. En el caso de los interruptores MOSFET, la corriente estará limitada por el diodo del cuerpo del MOSFET de menor voltaje.
@joe, preguntaste por qué se requieren dos transistores en el circuito What's. En caso de que no esté claro, el circuito de su batería es un interruptor de "lado alto". es decir, está en la línea positiva de alto voltaje. Su controlador estará en el lado bajo y sus pines de salida se dañarán si se conectan directamente al lado alto. R3 tiende a tirar de la puerta M1 hacia arriba para apagarla y apagar su motor. Si M2 está encendido, bajará la puerta de M1 y encenderá su motor. D1 se asegura de que la compuerta de M1 no pueda bajar más de 12 V, presumiblemente para mantenerse dentro de sus valores nominales de voltaje máximo.
¿Usa un contactor o un relé para cambiar entre dos fuentes de alimentación de CC?
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