电动汽车将动力电池高压直流电能由高压线束、铜排、接触器、连接器、熔断器等装置传输至电机控制器、DCDC 控制器等高压部件,转换为交流电驱动主电机为整车提供动能,本文线束工程师之家网介绍了纯电动汽车整车高压连接装置及结构、组成等,用于指导整车高压电器件、电缆等系统设计。
纯电动汽车动力源为高压动力电池,整车电能传输均由动力连接装置、线缆等组成;纯电动车整车包含主驱动电机、制动、转向、电加热、空调等高压系统;对于直流用电设备,高压电能传输回路主要为电缆、连接器、铜排、接触器、电容等组成;对于交流用电设备,高压回路中增加了IGBT 模块,将直流高压电能转换为交流高压电能;本文结合实际应用情况对高压回路组成部件进行介绍,为整车高压系统设计、电缆设计等提供参考与借鉴。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/analysis-of-the-application-of-high-voltage-connection-structure-in-pure-electric-vehicles/
随着新能源汽车的大力发展,以电能驱动的纯电动车迅速占据着越来越多的市场;纯电动车的能量传输与传统燃油车截然不同,根据整车高压连接装置的组成,整车高压回路原理简图如下:文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/analysis-of-the-application-of-high-voltage-connection-structure-in-pure-electric-vehicles/
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为保证纯电动车高压电能传输、快捷插拔、准确控制,高压电缆、快插连接器、高压接触器等产品得以在电动车行业广泛应用。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/analysis-of-the-application-of-high-voltage-connection-structure-in-pure-electric-vehicles/
3.1 高压电缆文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/analysis-of-the-application-of-high-voltage-connection-structure-in-pure-electric-vehicles/
高压电缆主要负责电器件之间的电能传输。目前车用高压电缆主要执行QC/T1037标准,单芯屏蔽电缆示意图如下:文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/analysis-of-the-application-of-high-voltage-connection-structure-in-pure-electric-vehicles/
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按电压等级划分,主要有AC600V/DC900V和AC1000V/DC1500V 两种规格,同规格耐压等级越高,电缆外径越大。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/analysis-of-the-application-of-high-voltage-connection-structure-in-pure-electric-vehicles/
按电缆是否屏蔽划分,主要有屏蔽电缆和非屏蔽电缆,屏蔽电缆可提高整车EMC 性能。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/analysis-of-the-application-of-high-voltage-connection-structure-in-pure-electric-vehicles/
按应用规格划分,主要有单芯电缆、多芯电缆,单芯主要用于主回路大电流传输,多芯电缆多用于辅件电流传输。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/analysis-of-the-application-of-high-voltage-connection-structure-in-pure-electric-vehicles/
按电缆材质划分,主要有交联电缆、硅胶电缆等,交联电缆相比硅胶电缆材质较硬,硅胶电缆折弯半径相比较小,可适用于紧凑空间的电缆布置。
根据温度、载流等划分会更加详细。目前电缆应用主要根据电压等级、载流量、工作温度、连接器型号、布置空间等进行电缆选型设计。高压线束厂目前较多,诸如鑫宏业、宏基环电等。
3.2 高压连接器
主要负责电器件与线缆之间的连接,部分会应用于电缆与电缆之间的连接。
连接器按使用可分为快插类连接器和普通连接器,普通连接器主要以铜端子加螺栓连接为主,成本较低;快插类连接器因其使用方便,插拔检修方便应用较多。
高压连接器防尘防水等级大部分在IP67以上,满足各部位安装需求。
高压连接器材质以金属类、塑料类为主。大部分连接器支持屏蔽层内接,并带有高压互锁功能,可满足高压电缆接地及插入检测功能。目前行业连接器厂家较多,以泰科、安费诺、中航光电、瑞可达、永贵等为主。
3.3 汇流排
汇流排主要用于电池及其管理系统、电机控制器、辅驱控制器内部;电器件内部布置规则、安装固定方便、无严格防护要求,故电器件内部高压电流主要以汇流排为主进行高压电路连接。
按材质区分有铜排、铝排等,因其材质不同,折弯程度、软硬程度均不相同,可根据具体应用场景进行定制设计。
3.4 接触器
接触器主要负责整车高压切断/导通,工作原理与低压继电器类似,通过低压电控制接触器线圈产生磁场,导通接触器两高压触点,从而导通整车高压回路;由于高压接触器通断高压回路,工作时可能出现拉弧、粘连等情况;故高压接触器对触点材质、动作时间、工作介质、工作温升等要求严格;产品种类也多种多样。
目前行业高压接触器厂家有:泰科、西门子、LG、SCII、宏发、国立等。
3.5 熔断器
按布置主要分快断类熔断器、普通高压熔断器;快断式熔断器,也叫手动开关(MSD)主要布置在电池包、电池管理系统箱体外,即起到电路保护作用,也有检修断电功能。
快断式熔断器主要布置在电机控制器等箱体内部,负责高压回路保护功能。目前行业高压接触器厂家有:正泰、德尔、中熔、ETA。
3.6 传感器
霍尔电流传感器、分流器等用于高压回路中电流测量;分流器以其测量精度高、误差小在新能源汽车行业应用居多。
3.7 电容/二极管/电阻
通过电容电阻等组合,形成整车高压回路中的缓冲回路,用于控制器高压上电缓冲及下电自放电,示意原理如下:
根据新能源行业发展情况,未来以电力驱动的新能源车型将占据大部分汽车市场;随着市场不断对整车高压回路安全性与智能化控制的追求,电路连接的组成也将更加多样化,产品性能也将随之不断提升。
来源:《汽车实用技术》2021年10期,作者:张佳佳,赵帅宇,王佳乐,郭凡(陕汽集团商用车有限公司)<