Choisir le bon relais

Pour tirer le meilleur parti du BMS et protégez votre installation électrique, vous avez besoin de relais de puissance. Ils ouvrent ou ferment les circuits de puissance, peuvent supporter des courants élevés et sont commandés à distance par le BMS. Dans cet article, j'examine les deux principales catégories de relais de puissance :

  • contacteur ou relais électromécanique (EMR)
  • relais statique à semi-conducteur (SSR)

Les utilisations typiques des relais de puissance sont :

  • isolation principale d'un parc de batteries
  • déconnecter une ou plusieurs sources de charge
  • déconnecter un ou plusieurs consommateurs
  • parallèle deux bancs de batteries

Avertissement: tous les produits que je mentionne dans cet article ne sont que des exemples. Je n'approuve ni ne recommande aucun produit en particulier. Je n'ai aucun intérêt pour les marques que je mentionne. Le choix d'un relais à usage intensif vous appartient en fonction de son utilisation et des caractéristiques de votre installation électrique. En cas de doute, je vous suggère fortement de vous faire conseiller par un professionnel.

Contacteur (EMR)

Un dispositif électromécanique où les contacts sont fermés ou ouverts par un système mécanique

  • le circuit de puissance est fermé par des contacts mécaniques
  • lorsque le circuit de commande n'est pas alimenté, le ressort maintient les contacts ouverts
  • l'alimentation de l'électroaimant (circuit de commande) ferme les contacts

Caractéristiques importantes des contacteurs :

  • tension nominale :
    la tension du circuit de puissance commandée par le relais statique

  • courant nominal permanent :
    le courant maximal pouvant circuler en toute sécurité dans le circuit d'alimentation - doit être supérieur de 20 % au courant maximal que vous prévoyez

  • courant de coupure max :
    le courant maximum que le relais peut interrompre sans arc (si un arc se produit, le courant n'est pas interrompu) - doit être supérieur à la valeur nominale du fusible sur le circuit d'alimentation

  • résistance de contact :
    la résistance introduite dans le circuit de puissance lorsque les contacts sont fermés - plus petite est la meilleure car la chaleur générée dans le relais est proportionnelle à cette résistance (par exemple une résistance de 0.5 mOhm produira 5 watts de chaleur avec un courant de 100 A, et 20 watts avec 200 A)

  • puissance de la bobine :
    la puissance consommée par le circuit de commande après la fermeture du relais (une puissance supérieure est consommée pendant une courte période pour initialement fermer les contacts) - cela dépend de la tension et de la conception du circuit de commande (certains ont deux bobines ou une électronique pour limiter la puissance une fois les contacts fermés)

Exemples:


TE Connectivity
Relais courant fort 150
prix: ~ 70 USD

courant nominal permanent
courant de coupure max.
résistance de contact
puissance de la bobine

180 A à 23 °C
300 A
0.7 mOhm
4 W (0.33 A à 12 V)

TE Connectivity
IHVA200
prix: ~ 100 USD


courant nominal permanent
courant de coupure max.
résistance de contact
puissance de la bobine


200 A
2000 A
0.3 mOhm
5W (0.42A @ 12V)

AliExpress
SEV200ADXL
prix: ~ 35 USD
courant nominal permanent
courant de coupure max.
résistance de contact
puissance de la bobine
200 A
Vous pouvez télécharger toutes les images dont vous avez besoin à partir du serveur de la caméra, de l'application ou du logiciel.
> 0.8 mOhm
? 2 à 7 W

Mer bleue
ML-RBS 7713
prix: ~220 USD
courant nominal permanent
courant de coupure max.
résistance de contact
puissance de la bobine
500 A
1450 A
Vous pouvez télécharger toutes les images dont vous avez besoin à partir du serveur de la caméra, de l'application ou du logiciel.
0.16 W (0.013 A à 12 V)

Gigavac
GX14
prix: ~ 115 USD
courant nominal permanent
courant de coupure max.
résistance de contact
puissance de la bobine
300 A
600 A
0.15 à 0.3 mOhm
2.8 W (0.23 A à 12 V)
dongya
DH250L
prix : ~60 USD ?
courant nominal permanent
courant de coupure max.
résistance de contact
puissance de la bobine
250 A
2000 A
0.3 mΩ
2.2 W (0.18 A à 12 V)

Ce que vous devez vérifier lors de la sélection d'un contacteur (EMR) :

  • diamètre des bornes et distance / isolation entre elles (critique pour les courants élevés / gros câbles)
  • certains ne peuvent être montés que dans un seul sens
  • vérifier la tension du circuit de commande en fonction de votre installation
  • commande manuelle (OFF / BMS / ON) – peut également être fait avec un interrupteur à 3 voies et du câblage sur le circuit de commande
  • présence d'un circuit pour supprimer les pics de haute tension (sinon il faudra ajouter une diode de suppression des pics dans le circuit de commande)
  • la plupart des contacteurs sont mono-stables (ils retournent à l'état ouvert lorsque le circuit de commande n'est plus alimenté), mais certains sont bistables (ils restent dans le dernier état même après que le circuit de commande n'est plus alimenté) - ils ont deux circuits de contrôle (un pour ouvrir et un pour fermer) qui sont activés par une impulsion - l'avantage est qu'ils ne consomment pas d'énergie une fois commutés dans l'état souhaité, mais une logique supplémentaire est nécessaire pour les contrôler (ce n'est peut-être pas le meilleur choix pour les applications de sécurité où vous souhaitez que le mode de défaillance soit à l'état ouvert)

Bénéfices:

  • faible résistance de contact (faible dissipation thermique)

Autres considérations d'installation :

  • s'il s'agit d'un contacteur principal qui est activé la plupart (tout) le temps, vous devez tenir compte de la consommation électrique du circuit de commande (0.42A correspond à 10Ah par jour) et sélectionner un contacteur avec une faible puissance de bobine

  • le circuit de commande est inductif (bobine) et un pic de tension inacceptablement élevée peut être produite dans le circuit de commande lorsque l'appareil est hors tension - cela peut endommager l'électronique de commande et vous devez insérer un dispositif de protection (diode) dans le circuit de commande ( certains contacteurs sont déjà équipés d'un tel dispositif de protection et n'ont pas besoin de protection externe)

  • un arc se produit lorsque le contacteur interrompt le courant - ils ne peuvent pas être utilisés dans un environnement contenant des gaz inflammables ou lorsque l'équipement est sensible aux interférences électromagnétiques (EMI)

  • étant des dispositifs mécaniques, vous devez les monter uniquement dans une position approuvée par le fabricant et ils peuvent être sensibles aux chocs et aux vibrations entraînant un fonctionnement potentiellement peu fiable ou erratique

Relais à semi-conducteurs (SSR)

Un dispositif de commutation électronique qui s'ouvre et se ferme lorsqu'une tension externe est appliquée à ses bornes de commande.

  • le circuit d'alimentation est fermé par un interrupteur électronique (généralement un MOSFET pour les applications CC)
  • lorsque le circuit de commande n'est pas alimenté, le MOSFET ne conduit pas l'électricité (sauf pour un très faible courant de fuite)
  • l'alimentation du circuit de commande allume une diode électroluminescente (led) - la lumière générée active un circuit de commande qui ferme l'interrupteur électronique (le MOSFET devient conducteur)

Caractéristiques importantes d'un SSR :

  • tension nominale :
    la tension du circuit de puissance commandée par le relais statique

  • courant nominal permanent :
    le courant maximal pouvant circuler en toute sécurité dans le circuit d'alimentation - doit être supérieur d'au moins 20 % au courant maximal que vous prévoyez

  • courant de surtension maximal :
    le courant maximal pouvant traverser le circuit de puissance pendant une très courte période (doit être bien supérieur au calibre du fusible protégeant le circuit de puissance)

  • résistance à l'état passant – Rdson (mOhm) / chute de tension à l'état passant (V) :
    correspond à la quantité d'énergie que le relais statique devra dissiper à l'état fermé

  • courant de fuite max.
    même dans l'état ouvert un certain courant passe par l'interrupteur électronique (cela pourrait vider une batterie sur une longue période)

  • tension de commande :
    la tension du circuit de commande avec la tension d'activation minimale et la tension de désactivation obligatoire

Exemples:



pleurer
HDC60D160
prix: ~ 150 USD

tension nominale
courant nominal permanent
courant max (10ms)
résistance à l'état passant (Rdson)
chute de tension maximale
courant de fuite max.
tension de commande

7 - 48 VDC
160 A
470 A
3.5 mOhms (90 W à 160 A)
0.56 V
0.1 mA
4.5 - 32 VDC

Instrument CG
(Ali Express)
SSR-200DD
prix: ~ 15 USD


tension nominale
courant nominal permanent
courant max (10ms)
résistance à l'état passant (Rdson)
chute de tension maximale
courant de fuite max.
tension de commande


4 - 220 VDC
200 A
Vous pouvez télécharger toutes les images dont vous avez besoin à partir du serveur de la caméra, de l'application ou du logiciel.
??? (voir dissipateur de chaleur !)
Vous pouvez télécharger toutes les images dont vous avez besoin à partir du serveur de la caméra, de l'application ou du logiciel.
2 mA
3 - 32 VDC

Kudom
KSJ30D100
prix: ~ 55 USD
tension nominale continue
courant nominal
courant max (10ms)
résistance à l'état passant (Rdson)
chute de tension max max
courant de fuite à l'arrêt
tension de commande
30 VDC
100 A
260 A
6 mOhms (60 W à 100 A)
0.6 V
0.1 mA
4 - 32 VDC

Ce que vous devez vérifier lors de la sélection d'un SSR :

  • diamètre des goujons d'alimentation et distance / isolation entre eux (la plupart des SSR à faible coût semblent avoir des goujons de 4 mm, ce qui ne convient pas aux applications d'alimentation avec de grandes cosses)
  • dissipation d'énergie (chaleur) au courant de fonctionnement - c'est de l'énergie gaspillée que vous ne pouvez pas utiliser

Bénéfices:

  • le circuit de commande consomme très peu d'énergie (moins de 20 mA)
  • fiable - il n'y a pas de pièces mobiles (insensible à l'orientation, résistant aux chocs et aux vibrations)
  • pas d'étincelle/arc électrique

Autres considérations d'installation :

  • assurez-vous d'avoir un SSR conçu pour le courant continu (les SSR pour le courant alternatif ont un principe de commutation différent et certains peuvent ne pas s'ouvrir lorsqu'ils sont utilisés avec du courant continu)
  • bien qu'ils soient très fiables, lorsqu'un relais statique tombe en panne, il est souvent à l'état fermé, ce qui peut ne pas convenir comme dispositif de sécurité pour certaines installations
  • Le SSR pour courant continu ne fonctionne le plus souvent qu'avec un courant circulant dans un sens - vérifiez les caractéristiques du SSR si vous l'utilisez pour isoler une batterie que l'on charge et décharge
  • la plupart des relais statiques dissipent une quantité importante d'énergie et doivent être montés sur un dissipateur thermique
    – le Crydom HDC60D160 avec une résistance à l'état passant de 3.5 mOhm dissipe 90W à 160A
    – le CG SSR-200D n'a pas de données sur la résistance à l'état passant ou la dissipation thermique, mais en regardant le dissipateur thermique suggéré, cela doit être beaucoup !

  • si un SSR est monté dans le même compartiment fermé que la batterie, vous voulez être sûr que la chaleur générée n'impactera pas trop la température de la batterie (les batteries au lithium vieillissent plus vite à température élevée)

Les quatre questions à se poser :

  • La polarité a-t-elle une importance ?
    • la plupart des relais statiques sont conçus pour fonctionner uniquement avec un courant circulant dans un sens (ils peuvent couper la charge ou charger les bus séparément, mais ne peuvent pas isoler une batterie)
    • la plupart des EMR sont insensibles à la direction du courant
  • La dissipation de puissance (chaleur) est-elle un problème ?
    • Les EMR dissipent très peu de puissance même avec un courant élevé
    • certains relais statiques génèrent beaucoup de chaleur lorsque le courant augmente et doivent être montés sur un dissipateur thermique - ils sont plus adaptés aux applications à faible courant (ou lorsque le courant élevé n'est pas fréquent / ne dure pas longtemps)
  • Impact de la consommation électrique du circuit de commande ?
    • Le circuit de commande du SSR consomme très peu d'énergie
    • certains circuits de commande d'EMR consomment de 0.3 à 0.5 A en continu @ 12V et bien plus pendant un bref instant lorsqu'ils sont allumés :
      • vous devez valider que le circuit de contrôle peut gérer ce courant (sinon, vous devez ajouter un relais intermédiaire de faible puissance pour les contrôler)
      • la consommation d'énergie peut être de 7 à 12 Ah par jour - si le système est sans surveillance pendant une longue période, vous avez besoin d'une source de charge (si vous laissez le panneau solaire connecté, assurez-vous que sa tension de charge est suffisamment basse pour ne pas charger la batterie à XNUMX%)

  • Où l'appareil va-t-il être monté ?
    • Le SSR peut être monté dans n'importe quelle direction, mais les modèles à faible coût ont souvent de très petites bornes
    • certains EMR ne peuvent être montés que dans une seule position (vérifier les spécifications)

Veuillez utiliser la section commentaires si vous avez des questions ou pour ajouter des informations/suggestions.

6 Commentaires

  1. Salut Phil, et à tous,
    Pouvez-vous me dire quels relais de verrouillage Blueseas peuvent être contrôlés directement depuis TaoBMS? ML-RBS 7713 ?
    "À votre santé"
    Trevor
    SV Ladyhawk

    1. Salut Trevor,
      ML-RBS 7713 : il dispose d'une simple commande marche/arrêt sur deux fils et peut être contrôlé par le BMS
      Nous testons actuellement un petit dispositif d'interface pour contrôler d'autres relais à verrouillage avec des impulsions sur deux fils séparés…
      Phil

  2. Salut Dirk,
    Ma formulation est probablement trompeuse car je ne recommande pas l'utilisation de deux relais pour commuter un seul circuit. Il existe différentes technologies de relais parmi lesquelles vous pouvez choisir, mais une seule est nécessaire pour commuter un circuit. Pouvez-vous indiquer la section qui vous a fait penser que je le fais, et je m'adapterai.
    "À votre santé"
    Phil

    1. Salut Phil,
      mmmh, quelque part sur votre site Web ? Si je le trouve accidentellement, je vous en informerai immédiatement. Promis 🙂
      Cependant, voyez-vous des avantages à utiliser des relais de coupure redondants ? Peut-être une combinaison d'un relais NO et d'un relais bistable (compte tenu du courant sans contrôle), le relais bistable devant être considéré comme la «dernière chance» pour la batterie ?
      Avez-vous déjà entendu parler d'un relais de puissance défaillant? OMI, cela devrait être vraiment très rare, en raison des faibles exigences.
      Donc, nous parlons du risque d'échec au moins je pense. À quelle hauteur est-ce? 1 * 10E-6 par demande ? Ou moins? Quel risque est acceptable ? Impossible de trouver des données.

      "À votre santé"
      Dirk

      1. Pour mon propre usage, je ne vois pas la nécessité d'une redondance de relais par rapport au coût et à la complexité supplémentaires. Je vais contacter un ami ayant une grande expérience dans la commutation d'appareils en environnement hostile et voir s'il peut répondre à votre question (il utilise les relais de verrouillage magnétique Blue Sea après les avoir testés jusqu'à la destruction).
        Les relais à verrouillage (bistable) présentent de nombreux avantages en plus du courant nul. Ils sont moins sensibles aux vibrations et aux fortes secousses, et insensibles à l'orientation (je dois ajouter une section relais de verrouillage dans ce post). Je développe un petit dispositif d'interface pour contrôler les relais de verrouillage avec le BMS sorties - si tout se passe comme prévu, il devrait être disponible dans quelques mois (pas nécessaire pour certains relais à verrouillage magnétique Blue Sea qui peuvent être directement contrôlés par le BMS les sorties).

        Le relais n'est que le dernier maillon de la chaîne de commande pour ouvrir un circuit. De nombreuses autres interférences peuvent empêcher le circuit de s'ouvrir en cas de besoin : erreur de programmation humaine, erreur de câblage, mauvaise connexion... fermeture du relais).
        C'est pourquoi le BAT BMS dispose d'une fonction "Fault Simulation". Vous réglez la tension et la température de chaque cellule et vous pouvez observer que le BMS et l'ensemble du système (fils, relais….) se comporte comme prévu. Je recommande fortement que cette procédure soit exécutée tous les mois (le moniteur garde un journal de quand et quelle simulation a été faite)

  3. Bonjour Philippe,

    pourquoi recommandez-vous deux relais?
    Pour couper le plus et le moins ou pour couper le plus de manière redondante ?

    "À votre santé"
    Dirk

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