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电动汽车高压电气体系详解

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电动汽车高压电气体系详解

宣布日期:2019-04-18 作者: 点击:

一、纯电动汽车电气体系保险剖析

纯电动轿车电气体系重要包含高压电气体系、高压电气体系及 CAN 通信信息收集系统。

1、高压电气体系采取 12 V 供电体系,除了为灯光照明体系、娱乐体系及雨刷器等惯例高压用电器供电外,还为整车把持器、电池治理系统、电机把持器、DC/DC 转换器及电动空调等高压附件装备把持回路供电;

2、高压电气体系重要包含bet36体育投注电池组、电驱动体系、DC/DC 电压转换器、电动空调、电暖风、车载充电体系、非车载充电体系及高压电保险治理系统等;

3、CAN 总线收集系统用来实现整车把持器和电机把持器、以及电池治理系统、高压电保险治理系统、电动空调、车载充电机和非车载充电装备等把持单位之间的彼此通讯。

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图a 高压配电盒

纯电动汽车电压和电流品级都比拟高,bet36体育投注电压个别都在 300~400 V(直流),电流霎时可能达到几百安。人体能蒙受的保险电压值的巨细取决于人体容许经由过程的电流和人体的电阻。有关研讨标明,人体电阻个别在 1 000~3 000 Ω。人体皮肤电阻与皮肤状况有关,在枯燥、干净及无破坏的情形下,可高达几十千欧,而湿润的皮肤,特殊是遭到操纵的情形下,其电阻可能降到 1 000 Ω 以下。因为我国保险电压多采取 36 V,大要相称于人体容许电流 30 mA、人体电阻 1 200 Ω的情形。以是请求人体可打仗的电动汽车恣意 2 处带电部位的电压都要小于 36 V。依据国际电工尺度的请求,人体没有任何感到的电流保险阈值是 2 mA,这就请求人体直接打仗电气体系任何一处的时间,流经人体的电流应当小于2 mA 才以为整车绝缘及格。

因而,在纯电动汽车的开辟过程中,应特殊斟酌电气体系绝缘成绩,严厉依照电动汽车相干国标尺度请求计划,确保绝缘电阻可能满意人身保险需求,保障绝缘电阻值大于 100 Ω/V。

二、电动汽车高压电气体系保险计划概述

绝对于传统汽车而言,纯电动汽车采取了大容量、高电压的bet36体育投注电池及高压电机和电驱动把持系统,并采取了大批的高压附件装备,如:电动空调、PTC 电加热器及 DC/DC 转换器等。由此而暗藏的高压保险隐患成绩和形成的高压电损害成绩完整有别于传统燃油汽车。

依据纯电动汽车的特别结构及电路的庞杂性,并斟酌纯电动汽车高压电保险成绩,必需对高压电体系停止保险、公道的计划计划和须要的监控,这是电动汽车保险运转的须要保障。

1、高压体系构成

图1示出纯电动汽车高压体系框图。作为纯电动汽车高压体系保险治理的单位,公道的功效规划和保险牢靠的把持战略是实现该体系功效的主要保障。

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图1 纯电动汽车高压体系框图

2、高压电气保险系统的总目的

高压电气体系把持与保险治理和毛病诊断的总目的是确保纯电动汽车在运动、运转及充电等全进程的高压用电保险。

三、高压电气体系保险计划

依据纯电动汽车保险尺度请求,并从车载储能安装、功效保险、毛病维护、职员触电防护及高压电保险治理把持战略等方面综合斟酌,应答电动汽车高压电体系停止以下四方面计划。

1、 高压电电磁兼容性计划

因为纯电动汽车上存在高压交换系统,存在较强的电磁烦扰性,因而高压线束计划时电源线与旌旗灯号线只管采取断绝或离开配线;电源线两头斟酌采取断绝接地,免得接地回路构成独特阻抗耦合将噪声耦合至旌旗灯号线;输入与输出旌旗灯号线应防止排在一同形成烦扰;输入与输出旌旗灯号线只管避免在统一个讨论上,如不克不及避免时应将输入与输出旌旗灯号线错开放置。

2、 高压部件和高压线束的防护与标识计划

高压部件的防护重要包含防水、机器防护及高压忠告标识等。尤其是安排在机舱内的部件,如电机及其把持系统、电动空调体系、DC/DC 电压转换器、车载充电机等及它们旁边的衔接接口,都须要达到必定的防水和防护品级。而且高压部件应存在高压伤害警告标识,以警示用户与维修职员在颐养与维修时留神这些高压部件。

因为纯电动汽车线束包含高压线束与高压线束,为提醒和警示用户和维修职员,高压线束应采取橙色线缆并用橙色涟漪管对其停止防护。同时高压衔接器也应标识为橙色,起到警示感化,而且所选高压衔接器应到达 IP67 防护品级。

3、预充电回路维护计划

由于高压装备把持器输入端存在大批的容性负载,直接接通高压主回路可能会发生高压电打击,故为防止接通时的高压电打击,高压体系需采用预充电回路的方法对高压装备停止预充电。图 2 示出纯电动汽车高压体系预充电回路道理图。

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图2 纯电动汽车高压体系预充电回路道理图

4、高压装备过载/短路维护计划

当汽车高压附件装备产生过载或线路短路时,相干高压回路应能主动堵截供电,以确保高压附件装备不被破坏,保障汽车和驾乘职员的保险。因此在高压体系计划中应设置过载或短路的维护部件,如在相干回路中设置保险和打仗器,当产生过载或短路而惹起保险或打仗器短路时,高压治理系统会经由过程对打仗器触点和相干把持打仗器闭合的无效指令停止综合断定,若检测出相干电路毛病,高压治理系统会收回声光报警以提醒驾驶员。

5、毛病检测与毛病处置方式

1)、绝缘电阻毛病处置

电动汽车电气化水平绝对传统汽车要高,此中像电池包、电驱动体系、高压用电帮助设备、充电机及高压线束等在汽车产生碰撞、翻转及汽车运转的恶劣情况(汽车振动、外部情况湿度及温度)影响下,都有可能招致高压电路与汽车底盘间的绝缘机能降低,由此可能形成汽车火警的产生,直接影响汽车驾乘职员的性命保险。因此,在电动汽车高压体系计划时,起首应确保绝缘电阻值大于 100 Ω/V;其次当汽车产生绝缘电阻值低于划定值时,高压治理系统应实时堵截全部的高压回路并收回声光报警,并连续必定时光待本来毛病消散后,汽车才干容许停止下一次上电。高压电路停止绝缘检测详细实行尺度参照国标《电动汽车保险请求第 1 局部:车载储能安装》。

2)、电压检测与毛病处置

纯电动汽车的bet36体育投注起源是bet36体育投注电池,bet36体育投注电池的电压与其放电才能和放电效力有很大的关联。当bet36体育投注电池电压处于低电压时仍大电放逐电,将会破坏高压用电装备并会重大影响电池应用寿命。当检测到电压过高或过低时,应实时堵截相干回路。因而为了保证纯电动汽车在bet36体育投注蓄电池高压时用电器及bet36体育投注蓄电池和驾乘职员的保险,须要计划电压检测电路对高压电路体系任务电压停止及时正确的检测和保险公道的毛病处置

3)、电流检测与毛病处置

汽车因为遭到运转途径情况及驾驶员操控的影响,汽车运转状况会随时产生变更,bet36体育投注电池的放电电流会随驾驶员的操控而产生显明变更。当电流超越预设定的容许范畴,就会惹起温渡过分降低,此时不只影响电池的寿命,并且极端情形下还会惹起异常的反映,形成汽车功率器件的破坏,危及汽车高压体系保险。因此,这就请求高压治理系统需对bet36体育投注电池及时停止电流监控,当检测到电流异样时,高压治理系统将会实时堵截全部高压回路并收回声光报警,提醒驾乘职员和其余汽车。为了进步测量的正确度和准确度,文章拔取霍尔式电传播感器对bet36体育投注电池充放电电流停止检测,如图 3 示出霍尔式电传播感器道理图。

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图3 霍尔式电传播感器道理图

4)、高压打仗器触点状况检测与毛病处置

为实现纯电动汽车的把持功效和高压电路的可自行堵截维护功效,在电动汽车的高压体系中必需设置可把持的而且有自我维护堵截高压回路功效的高压打仗器。依据整车计划的需要,任何电动汽车在bet36体育投注主回路中都市设置高压打仗器,假如高压打仗器触点产生闭合或断开生效时,没有响应的准确处置方法应答,将有可能惹起不畸形的把持而形成汽车不克不及畸形启动或不克不及启动。重大的情形下,将会给汽车和人身保险形成伤害。鉴于上述成绩的重大性,应答高压打仗器触点状况停止保险无效的及时监控,并对毛病停止处置。当高压打仗器触点产生闭合或断开生效毛病时,高压治理系统会收回声光报警,以提醒操纵职员并依据毛病的级别把持汽车能否可停止其余操纵。

5)、高压互锁回路检测及毛病处置

高压回路互锁功效计划是针对高压电路衔接的牢靠程度提出的。伤害电压闭锁回路也称为高压互锁回路(HVIL),它是一个典范的互锁体系,经由过程使用电气的旌旗灯号,来检讨全部模块、导线及衔接器的电气完全性 。当高压保险治理系统检测到某处衔接断开或某处衔接没有到达预期的牢靠性时,保险治理系统将直接或经由过程整车把持器堵截相干bet36体育投注电源的输出并收回声光报警,直到该毛病完整消除。如图 4 示出高压互锁回路检测道理图。

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图4 高压互锁电路检测道理图

6)、 充电互锁检测及毛病处置

出于保险斟酌,充电时,全部驱动体系都须要处于断电状况,即驱动体系高压打仗器需处于断开状况,当高压保险治理系统接受到无效的充电信息指令后,高压治理系统起首检测驱动体系相干打仗器能否处于断开状况。若处于断开状况则闭合充电回路相干打仗器。不然,充电打仗器将不会闭合,高压治理系统将收回声光报警以提醒相干职员,直至毛病消除。

6、高压体系余电放电维护计划

因为高压体系的电机把持器和电动空调等高压部件存在大批的电容。当高压主回路断开时,因高压部件电容的存在,高压体系中还存有很高的电压和电能。为防止对职员和汽车形成迫害,在堵截高压体系后应将电容的高压电经由过程并联在高压体系中的电阻开释掉。

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图b 车载充电机

四、运动停放时保险治理概述

汽车运动停放时,每隔必定时光(20 s 或 30 s)高压保险治理系统需对高压电网体系停止 1 次绝缘丈量,即判断高压电网体系有无绝缘毛病,全部高压回路体系包含bet36体育投注电池外部、bet36体育投注线、电驱动体系(电机把持器和电机三相线)及衔接高压装备附件的导线。当检测到有绝缘毛病且毛病始终存在时,仪表便会表现绝缘毛病唆使,以提醒驾驶员。

五、碰撞保险概述

平日,电动汽车采取了高达 400 V 阁下的大容量bet36体育投注电池作为驱动汽车的bet36体育投注源,因此电力未堵截的bet36体育投注电池会对汽车和职员形成不容疏忽的要挟和损害 。若汽车外行驶过程中产生碰撞、翻腾或在充电状况中被其余汽车撞击等不测事变,将会使bet36体育投注电池组、高压用电装备及高压线束等与车身之间产生摩擦或打仗,形成潜伏的绝缘生效和短路等伤害。为防止因为上述状态而惹起的汽车保险成绩,可经由过程一些相干的传感器(如碰撞传感器、角度传感器)来检测汽车的状况,当高压治理系统接受到相干传感器收回的信息后,即时关闭高压电,并应用高压体系余电放电电路将汽车高压部件电容真个电压在 1 s 内放掉,防止火警或泄电事变惹起的职员触电事变的产生 。

六、论断

经由过程参加大批的电动汽车开辟项目计划,文章对多个研发名目中纯电动汽车高压电体系呈现的毛病及存在的保险隐患停止剖析,并提出一整套针对高压电体系保险防护、毛病处置及碰撞保险的计划方案,对纯电动汽车高压体系保险计划存在必定的参考意思。


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