高压直流系统及相关电气件

高压直流系统包括电动车电池包、储能系统BMS、光伏逆变器等，常用的架构及元器件如图所示：

继电器

是一种电控开关，内部通常通过电磁铁吸合触点来接通/断开电路。输入端（线圈）用低电流控制，输出端（触点）能切换高电流/高电压。属于机电器件，响应速度慢，寿命有限。
作用：电气隔离、控制大功率负载（如电机、电池高压回路）。
主正继电器（Main Positive Contactor）

接在电池高压正极，控制电池正极与下游负载（如逆变器）的通断，是主回路通断的关键开关。与主负继电器一起，起到高压电池“断开”或“接通”的功能。
需要承受高电压、高电流，触点寿命要求高。通常由BMS控制，满足安全策略后才闭合。
主负继电器（Main Negative Contactor）

接在电池高压负极，与主正继电器配合，控制高压回路的通断。在某些架构中，先闭合主负，再进行预充，最后闭合主正。断开时则先断开主正，再断开主负。
双继电器保证电池在故障或检修时完全与外部电路隔离，提升安全性，同时减少单点失效的风险。
预充电阻（Pre-charge Resistor）

通常与“预充继电器”串联在主回路正极上。在主回路还没闭合前，通过电阻给下游的大电容（如逆变器/电机控制器/直流母线电容）缓慢充电。
限制上电瞬间的浪涌电流，避免电容直接短接电池造成巨大的冲击电流，引起继电器触点烧蚀或电池保护动作。
阻值通常在几十到几百欧，功率型电阻，带一定散热能力。
电流传感器

储能系统里，电流传感器通过CAN把电流数据发给BMS。可以接在正极或负极。
隔离开关

隔离开关（Isolator / Disconnect Switch）是一种只能在无负荷电流下分合闸的电器设备。不能带负荷分断电流，主要作用是在电气设备检修时，将检修部分与电源明显隔离；提供可见断口，保证安全。
安装在电池簇（Rack/Pack）与母线之间。在需要检修或紧急断开时，将电池和系统隔离。一般和高压接触器（继电器） 配合使用。检修时，先断开继电器，再拉下隔离开关，确保人身安全。
继电器：正常带电分断/合闸。
隔离开关：维护时切断，保证无电。
一些手动维护开关（MSD, Manual Service Disconnect），实际上就是一种直流隔离开关。可以抽出模块，物理切断电池回路。
熔断器（Fuse）

是一种一次性保护元件，当电流超过额定值，熔丝发热熔断，切断电路。用于储能电池簇内部保护，每个模组/簇级电池输出一般串联熔断器。
特点
速度快：特别是高短路电流时，熔断器可以在毫秒级动作。
结构简单，成本低。
不可恢复：动作后必须更换。
只能保护过流/短路，不能像断路器一样手动操作。
断路器（Circuit Breaker, CB）

是一种可重复使用的保护和控制器件。既能保护过流/短路，又能手动或远程分断电路。动作速度比熔断器慢，但配合继电保护动作能保证系统安全。
储能系统高压直流母线通常会装DC断路器。交流并网侧常用交流断路器。
空气开关

空气开关，就是小型断路器（MCB, Miniature Circuit Breaker）(QF？)。本质是一种低压断路器。通过热脱扣（双金属片）+ 电磁脱扣（电磁铁） 实现：
过载保护（电流过大但不是短路 → 热脱扣，延时跳闸）。
短路保护（电流骤增 → 电磁脱扣，快速跳闸）。
能够在空气中灭弧（所以叫“空气开关”），电压范围一般在220V/380V AC，或小于125VDC。跳闸后只要排查故障，再推上去就能恢复供电。动作电流一般在几安到百安。不适合大电流（几百安~几千安）的主电路。所以短路电流太大时，需要上一级熔断器或大断路器配合。
家庭/楼宇配电每个分支回路前串一个空气开关，过载/短路时自动跳闸。
特点
可重复使用：动作后复位即可继续使用。
保护功能丰富：
过载保护（热脱扣）
短路保护（电磁脱扣）
有些还有漏电保护、欠压保护。
可见断口：操作后能看到明显的开关位置。
手动维护断开器MSD

Manual Service Disconnect，一种可以手动拔出/插入的高压直流断开装置，常用于电池系统。用于物理断开电池包和主回路，方便维护。提供明显断口，保证检修安全。一般带熔断器功能（过流保护）。
在电动车高压电池包里，MSD很常见，维修时必须先拔出MSD，才能安全断开电池与整车。
在储能柜里，部分厂商也会在电池簇或电池包出口加MSD，便于维护人员在不依赖继电器的情况下切断电路。
电芯、模组、电池包

一组电芯可以组成一个模组，而几个模组则可以组成一个包。
电芯(Battery Cell)是电池中最基本的组成部分，通常是一个封装在金属壳体中的电化学装置。它是储存和释放电能的单元，通过化学反应将化学能转化为电能。
当多个电芯被同一个外壳框架封装在一起，通过统一的边界与外部联系时，就组成了一个模组。电池模组(Battery Module)是由多个电芯组装而成的单元，用于提供更高的电压和容量,通常由若干个电芯、连接器、电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)和外壳等组成。
数个模组被BMS和热管理系统共同控制或管理起来后，这个统一的整体就叫做电池包。电池包(Battery Pack)是由多个电池模组组装而成的整体单元，用于储存和提供电能。它是电池系统中更高级别的组件，通常由若干个电池模组、连接器、电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)、散热系统、电气接口和外壳等组成。
典型的上电顺序

主负继电器闭合（接通负极）。
预充继电器 + 预充电阻闭合。
当达到预充条件后，检测到母线电压和电池电压差值足够小时，主正继电器闭合。
预充继电器断开，主回路通过主正继电器导通，进入正常工作状态。
连接各级bms及火灾、烟气检测设备的开关闭合，此时母线端电压对这些设备供电。
黑启动

黑启动（Black Start）指电力系统在全网停电情况下，不依赖外部电源，由具备自启动能力的电源单元（如燃机、水电、储能系统）先行启动，逐步带动关键负荷与其他机组并网，最终恢复整个电网的过程。在储能场景中，电池+PCS 可作为黑启动电源。
举例

大停电后，储能电站先“孤网运行”，形成一个小电网。
给某火电机组的厂用电（如循环水泵）供电。
火电机组起来后并入小电网 → 电力容量扩大。
再带动周边变电站、更多机组，逐步恢复整个电网。
储能系统中，EMS发出黑启动信号，bms控制电池端起电。接着就是正常交流侧启动流程，主负继电器闭合，预充继电器闭合，达到预充条件后主正继电器闭合，断开预充继电器。此时电池侧电压对bms等设备供电。

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