電動汽車高壓電氣

1、電動汽車高壓電氣安全交流電動汽車高壓電氣系統(tǒng)結構動力電池組輸出的高壓直流電通過電機控制器逆變驅動電機轉動，同時通過直流電壓轉換器或逆變器向空調(diào)壓縮機、PTC、或外輸出口等提供電能，這構成了整車的高壓電氣系統(tǒng)。 主要分： 動力模塊： 電機總成、 電池包總成； 控制模塊：電機控制器、DC-DC 、BMS 等； 高壓輔助模塊：漏電保護器、PTC、壓縮機 、直流快充、交流慢充電口、應急開關等。五征物流車整車參數(shù)微卡車型柴油汽油后單胎后單胎后雙胎單排排半雙排動力后橋車身圖片車型平板車廂式車倉柵車平板車廂式車倉柵車平板車廂式車倉柵車結合產(chǎn)品需求，選定單排廂式車型為基礎車型進行開發(fā)，載質(zhì)量為1500kg系統(tǒng)

2、開發(fā)方案備注動力總成及附件動力總成取消發(fā)動機、變速箱、離合器 增加額定功率55KW 峰值110KW永磁同步水冷電機動力附件取消進排氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)電機額定功率55KW 峰值110KW永磁同步水冷電機主減速器單級減速速比改為1.9以下電池動力電池采用三元材料電池，電池電量為69kwh高壓控制高壓控制系統(tǒng)采用分體式高壓控制系統(tǒng)，包括充電機、電機控制器、中控盒等充電口包括快充、慢充底盤懸架借用轉向電動助力轉向制動根據(jù)軸荷變化情況，對制動系統(tǒng)進行改進優(yōu)化行駛輪胎及車輪借用，車橋在原車基礎進行改進，改為后驅形式，速比保持不變?yōu)?.375電器系統(tǒng)組合儀表改為CAN儀表，邊界不變，表盤重新進行設計變速換檔推

3、拉式換檔機構車身白車身借用貨箱根據(jù)客戶需求，重新開發(fā)外飾前保險杠重新開發(fā)，以體現(xiàn)新能源產(chǎn)品差異化內(nèi)飾1、方向盤重新開發(fā)，增加多功能按鍵功能2、副儀表板根據(jù)換檔機構重新開發(fā)電池成組電壓n 體積：740Ln 成組方案：5P157S；n 標稱電壓：3.65*157=574V；n 標稱電量：69kwh；n 電池模組固定采用框架式結構，分兩層布置；n 分箱布置國內(nèi)主要商用車電壓水平五征電動汽車高壓電路示意圖高壓安全管理系統(tǒng)拓撲圖高壓供電系統(tǒng)方案微型電動物流車項目車型的高壓系統(tǒng)包含動力電池 PACK、OBC、EAS、PTC、MCU（MCU與 DCDC 集成在一個高壓盒中）、高壓盒系統(tǒng)，高壓系統(tǒng)原理設計原則

4、如下：1) 具備預充電電路，降低系統(tǒng)的電流沖擊 含有兩路預充電電路： 一路在電池系統(tǒng)內(nèi)為整個高壓負責預充電； 一路在車載充電機輸出端為車載充電機輸出端提供預充電；2) 具備絕緣檢測模塊 含一個絕緣檢測模塊，在電池系統(tǒng)內(nèi)，負責整個高壓系統(tǒng)直流側的絕緣狀態(tài)檢測；3) 具備高壓系統(tǒng)下電后的主動高壓放電功能；4) 具備快慢充電口高壓隔離功能，實現(xiàn)充電時充電口不帶電；5) 具備充電互鎖和機械檢修互鎖功能，互鎖信號可由硬件、軟件或綜合判斷實現(xiàn)，建議 由硬件實現(xiàn)；（1）充電互鎖：通過交流充電口和快充充電口的硬件握手信號 CC 實現(xiàn)；（2）在 FP 階段，電池系統(tǒng)無高低壓互鎖，EP 階段待定；（3）手動檢修互

5、鎖由電池系統(tǒng)的檢修開關實現(xiàn)；6) 高壓系統(tǒng)內(nèi)的每一路高壓回路需設置必要的過載短路保護裝置，如熔斷器；7) 高壓系統(tǒng)連接件具備防插錯措施；8) 各系統(tǒng)控制繼電器的模塊根據(jù)繼電器的類型設置保護電路，避免出現(xiàn)繼電器斷開瞬 間過壓或過流損壞部件。電動汽車安全課題整車電氣設計 主動安全設計 被動安全設計高壓電氣生產(chǎn)使用 安全實時監(jiān)測 診斷電動汽車高壓電傷害分析電動汽車高壓電安全隱患的主要部件是動力電池系統(tǒng)， 包括單體電池、 電池模塊、電池箱及管理系統(tǒng)、 充電系統(tǒng)、 高壓動力線等。電傷害主要有觸電和短路。觸電的種類：觸電的種類： 接觸觸電接觸觸電指與充電接觸發(fā)生的觸電； 電磁感應觸電電磁感應觸電是指與交流

6、高壓附近的金屬相接觸發(fā)生的觸電；靜電感應觸電靜電感應觸電指在交流高電壓附近人體產(chǎn)生觸電， 因放電時的沖擊發(fā)生的觸電；電弧觸電電弧觸電指人體因大電流在大氣中的放電被吹起而發(fā)生的觸電。人體電阻 =1000（潤濕狀態(tài)的大致阻值）電動汽車高壓電傷害分析電脫離的極限電壓 E=IR=0.071000=70V高壓電系統(tǒng)安全性設計電壓平臺選擇目前ISO和國標沒有對高壓平臺進行強制性規(guī)定，結合目前國內(nèi)電機電控平臺現(xiàn)狀，有一個推薦值。144V 288V 320V 346V 400V 576V目前汽車用單芯電線電壓等級60V 600V兩種。p采用高壓設計，是為了減小電機、逆變器的成本與體積、并且利于控制總線的工作電

7、流在一定范圍內(nèi)從而保護電源系統(tǒng)。p根據(jù)標準要求電機及控制器必須能在電源電壓為120%額定電壓下安全承受最大電流。另外電機在電源電壓降為75%額定電壓時，應能在最大電流下運行。p根據(jù)前述規(guī)格及采用的蓄電池類型，來確定電源系統(tǒng)的標稱電壓。p根據(jù)國標GB-T 18488_1-2001 電動汽車用電機及其控制器技術條件電源的電壓等級為：綜合：整車安全防護級別，電線線束防護等級、電線線束線徑成本、IGBT高效工作區(qū)、整車功率需求、現(xiàn)有配套體系成熟產(chǎn)品。以上因素決定整車高壓電路電壓等級。整車電壓平臺越少越安全，減少故障率，防護成本低。五征物流微卡電壓平臺為：高壓高壓574V574V低壓低壓12V12V有些

8、混合動力車型考慮輕量化會有雙向逆變。高壓電系統(tǒng)安全性設計目的在于防止漏電、 過流、 有毒及易燃的化學物質(zhì)泄漏等。高壓電系統(tǒng)安全性設計目的在于防止漏電、 過流、 有毒及易燃的化學物質(zhì)泄漏等。成熟的電動汽車應該實時檢測一下數(shù)據(jù)： 高壓電氣參數(shù)： 高壓系統(tǒng)電壓、 電流， 高壓總線剩余電量； 高壓電路參數(shù)： 動力電池絕緣電阻、 高壓總線等效電容； 非電測量參數(shù)： 環(huán)境溫度、 濕度： 數(shù)字量測控參數(shù)： 主要是開關量的輸入和輸出； 輔助電壓、 繼電器鏈接狀況等一般采樣頻率要控制在10-100MS，對重要的安全指標采樣頻率應控制在10MS。三、高壓安全事項u各國的標準對電動車輛的高壓電安全及控制制定了較為嚴

9、格的標準和要求并規(guī)定了高壓系統(tǒng)必須具備高壓自動切斷系統(tǒng)。 其中涉及與電動車有關的電氣特性有：絕緣特性、漏電流、充電器的過流、爬電距離及電氣間隙等。u高壓安全設計分主動安全設計與被動安全設計。三、高壓安全設計事項主動安全：主動安全：采用物理的方法，對整車及動力系統(tǒng)相關部件絕緣。從設計上電池組與箱體絕緣、箱體再次與車體絕緣高壓電器外殼接地，確保人體可觸及的部位與人體是同一電位。對高壓總線與高壓部件進行絕緣電阻檢測，當?shù)陀诎踩拗茣r采取相關措施。100歐姆/v4、高壓電容上下電策略控制三、高壓安全事項主動安全：主動安全：采用物理的方法，對整車及動力系統(tǒng)相關部件絕緣。主要針對電池、 電機及控制器、 電

10、池箱上高壓連接件的溫度進行監(jiān)測， 當其溫度高于限值時， 必須采取行之有效的過熱保護功能。因高壓電路中存在大量的容性負載， 高壓電切斷后， 供電回路中仍余很高的電壓和電能。 為避免可能帶來的危害， 在高壓電源切斷后應采用余電泄放的方法位。主要是總電壓和電池模塊電壓檢測。 充電+放電三、高壓安全事項主動安全：主動安全：采用物理的方法，對整車及動力系統(tǒng)相關部件絕緣。驅動系統(tǒng)電動機應有自己的短路或過流保護裝置， 采用卸載裝置以避免過熱。動力電池組通過 DC-DC 變換器將高壓直流電轉換為24V 低壓直流電，為整車低壓電器和電機控制器提供電源， 一旦發(fā)生故障會造成車輛停駛。 因此， 隨時監(jiān)測其工作狀態(tài)十

11、分必要，并通過聲光報警， 提醒駕駛員采取措施。三、高壓安全事項主動安全：主動安全：采用物理的方法，對整車及動力系統(tǒng)相關部件絕緣。國標18384 1 ） 兩個蓄電池連接端子間的爬電距離為 d0.25U+5 （d 被測試驗用動力蓄電池的爬電距離，mm ； U 蓄電池兩個連接端子間的標稱電壓， V ）。 2 ） 帶電部件與電盤之間的爬電距離為 d0.125U+5。三、高壓安全事項被動安全被動安全 在車輛發(fā)生碰撞事故、探測到強電線纜或是部件絕緣下降到低于安全限制時，自動將危險電壓隔離。自動危險電壓斷開裝置應具備自恢復功能，在初始條件清除后恢復牽引電壓。在車輛維修保養(yǎng)時可以通過斷路手柄或是高壓連接器實現(xiàn)

12、斷開電源。動力電源斷開，高壓線路上電壓降至安全電壓。用合適的保險絲實現(xiàn)過電流中斷電路；高壓控制策略高壓安全控制策略u高壓管理系統(tǒng)的功能是保證整車動力電能的傳輸，并隨時檢測整個高壓系統(tǒng)的絕緣故障、斷路故障、接地故障和高壓故障。u高壓管理系統(tǒng)一般由車載低壓電源（12V）來供電（根據(jù)管理系統(tǒng)功能不同耗電量幾瓦到十瓦）。u在泊車期間管理系統(tǒng)必須停止工作，否則容易造成車載低壓電源虧電。高壓控制策略u1 1 電機控制器的過載能力電機控制器的過載能力 在額定輸出電流下連續(xù)工作，允許加非周期性過載，過載的倍數(shù)和持續(xù)時間在產(chǎn)品中規(guī)定。u2 2 電機控制器的保護功能電機控制器的保護功能 電機控制器應具有過電流、過

13、電壓和欠電壓的保護功能。u3 3 饋電要求饋電要求 在電機因慣性旋轉或被拖動旋轉時，電機運行于發(fā)電機狀態(tài)。電機通過控制器應能給125額定電壓的電壓源充電。饋電電流的大小和饋電效率在產(chǎn)品指標中規(guī)定。高壓電氣部件生產(chǎn)中安全性1 電池組安裝1 ）詳實的電池安裝操作、 使用維護手冊等資料。2 ） 安裝或檢驗人員不可配戴金屬飾品、 使用的工具須進行絕緣防護， 避免同時觸碰電芯正負極， 引起短路。3 ） 每塊電池、 每個電池箱體都有編號， 注意電池的正負， 依據(jù)圖紙將電池裝入相應的電池箱內(nèi)。 在搬運、 裝配過程中對電池應當輕拿輕放， 嚴禁摔、 碰等沖擊現(xiàn)象發(fā)生。4 ） 電池箱的正負引線務必標識清楚， 妥善進行布線作業(yè)， 做到高低壓隔離， 做好高壓安全防護； 電池連接操作過程中小心謹慎， 避免出現(xiàn)整組或部分電池被反接， 或整組或部分電池被短路現(xiàn)象。5 ） 按照設計的電池連接方案， 用導電條將各個電池 （組） 連接； 安裝極柱螺栓使用平墊圈和彈簧墊圈， 極柱螺栓務必擰緊。6 ） 將電池箱裝入車上的電池艙內(nèi)， 電池箱安裝牢固。當電池組兩端電壓超