安森美技术应用角：汽车 - 电动汽车电池断开系统

在电动和混合动力汽车中，需要一种方法将高压电池与车辆的其他部分断开连接。专门设计的大电流继电器(接触器)历来一直是执行此功能的首选方案。此继电器的设计必须支持在负载下断开连接，而不受损坏。这是通过使用带有真空封装触点的继电器来实现的。这些接触器通常充满惰性气体，包围触点以消除空气。通常，在高压电池系统中，需要三个接触器：一个用于两个主要电池导体，另一个更小的版本用于预充电功能。传统的电池断开电路图如图1所示。

电动汽车制造商长期以来一直希望有一种更小、更轻、更便宜的方案，以解决电池断开问题。功率半导体方案经常被用作替代接触器，并将生成一种紧凑的固态方案。对半导体电源开关设计提出的挑战也相当大。简单的直接交换每个继电器与适当的电源开关将不可行。由于电动汽车电池系统中的电流可以双向流动，所以电源开关必须能够双向传导和阻挡电流。当车辆处于静止状态(停放车辆)时，电池断态漏电流必须极低，以防止放电和潜在危险情况。此外，通过主要接触器的电流电平等于通过高压电池本身的电流电平。在车辆运行期间，需要较大加速度，电流电平将非常高，并将持续一段时间，这将给电源开关热管理系统带来重大挑战。典型的汽车电流电平与工作模式的关系如图2所示。