电动车高压线束分布:
1. 动力电池高压线缆,连接动力电池到高压分线盒之间的线缆
2. 电机控制器线缆,连接高压分线盒到电机控制器的线缆。
3. 快充线缆,连接快充口到高压分线盒的线缆
4. 慢充线缆,连接慢充口到车载充电机的线缆
5. 高压附件线束,连接高压分线盒到DCDC、车载充电机、空调压缩机、PTC之间的线束
高压线束设计要求:
1. 高压系统设计中,直流高压电路必须严格执行双轨制(即不可像低压线中将车身作为搭铁)。
2. 整条高压线束的回路均实现屏蔽连接,国内主机厂通常使用屏蔽高压线,屏蔽高压线可以减少EMI(ElectroMagnetic Interference 电磁干扰)、RFI(RF Interference 射频干扰)对整车系统的影响。电机、控制器及电池的等接口的高压线束屏蔽层通过插件等压接结构连接到电机控制器壳体,再与车身搭铁连接。
3. 耐压性能:600/900VAC 1000/1500VDC。
4. 耐电流性能:根据高压系统部件的电流量可达250~400A。
5. 耐温性能:耐高温等级分为125℃、150℃、200℃不等,通常选择150℃导线;低温常规-40℃。
6. 一般采用厚壁导线(壁厚0.6~1.1mm)
7. 线径的设计:
需要综合考虑以下几个因素
① 负载回路的额定电流值
② 电线导体的容许温度
③ 线束工作时周围的环境温度
④ 导线自身通电时温度上升引起的通电率降低
⑤ 成捆线束的容许电流的折减系数
验证公式:电线容许电流值×环境温度引起的通电率降低×捆扎引起的折减系数>额定电流值
导线的选择
硅橡胶的击穿电压高,故具有耐电弧性、耐漏电痕迹性、耐臭氧性,其同时具有良好的耐高低温性,耐高温可达200 ℃,绝缘性能良好,在高温高湿条件下性能稳定、阻燃。
在对比上述材料性能后,硅橡胶因具有物理机械性能良好、使用寿命长、价格低廉等优点而成为了电动乘用车高压电缆绝缘材料的首选。
最终设计的电动乘用车高压电缆的结构如下图所示。
特斯拉电动汽车高压系统、汽车保险丝盒图解
在电动汽车上,整车带有高压电的零部件有动力电池,驱动电机,高压配电箱(PDU),电动压缩机,DC/DC,OBC,PTC,高压线束等,这些部件组成了整车的高压系统,其中动力电池,驱动电机,高压控制系统为纯电动汽车上的三大核心部件。
1. 电池包与动力电池管理系统BMS
与传统的燃油车不同,新能源电动车的整车动力来源是动力电池,而不是发动机。因为,纯电动汽车直接使用电能,不需传统燃油车一样,将燃料燃烧,将产生的排放物排进大气,也因此,为了减少环境污染,新能源汽车的发展是国家积极扶持的。
动力电池的电压一般为100~400V的高压,其输出电流能够达到300A。动力电池的容量的大小直接影响到整车的续航里程,同时也直接影响到充电时间与充电效率。目前锂离子动力电池是主流,受目前技术的影响,当前绝大部的汽车均采用锂离子动力电池。
图1 特斯拉电池包
2. 驱动电机与电机控制器MCU
电机控制器MCU将高压直流电转为交流电,并与整车上其他模块进行信号交互,实现对驱动电机的有效控制。
驱动电机将电能转化为机械能,驱动汽车行驶。与传统燃油车的发动机将燃料燃烧的化学能转为机械能不同,其工作效率更高,能达到85%以上,故相比传统汽车,其能量利用率更高,能够减少资源的浪费。
3. 高压配电盒(PDU)
高压配电盒是整车高压电的一个电源分配的装置,类似于低压电路系统中的电器保险盒。高压保险盒PDU(Power Distribution Unit)是由很多高压继电器,高压保险丝组成,它内部还有相关的芯片,以便同相关模块实现信号通信,确保整车高压用电安全。
图2 某品牌的高压配电盒
4. 车载充电器OBC
OBC(On Board Charge)是一个将交流电转为直流电的装置。因为电池包是一个高压直流电源,当使用交流电进行充电的时候,交流电不能直接被电池包进行电量储存,因此需要OBC装置,将高压交流电转为高压直流电,从而给动力电池进行充电。
5. DC/DC
在新能源汽车上,DC/DC是一个将高压直流电转为低压直流电的装置。新能源汽车上没有发动机,整车用电的来源也不再是发电机和蓄电池,而是动力电池和蓄电池。由于整车用电器的额定电压是低压,因此需要DC/DC装置来将高压直流电转为低压直流电,这样才能够保持整车用电平衡。
图3 某品牌的DC/DC装置
6. OBC与DC/DC二合一控制器
受整车布置的影响,现在很多车将OBC和DC/DC两个部件合为一个部件,这个部件通常称为二合一控制器,它的作用实际上就是OBC与DC/DC两个部件的功能的组合。
7. 电动压缩机
传统车的压缩机是通过压缩机电磁离合器的吸合,促使发动机带动压缩机运转。电动车没有发动机,它的压缩机是通过高压电源直接驱动的。为了与传统车的压缩机区别,这里将电动车上的空调压缩机称为电动压缩机。
8. PTC加热器
传统车上空调暖风系统的热源是引入发动机冷却后的冷却液的热量,这个在新能源车上是不存在的,因此需要专门的制热装置,这个装置被称为空调PTC。PTC(Positive Temperature Coefficient)的作用就是制热。当低温的时候,电池包需要一定的热量才能正常工作,这时候需要电池包PTC给电池包进行预热。
9. 高压线束
高压线束将高压系统上各个部件相连,作为高压电源传输的媒介。区别于低压线束系统,这些线束均带有高压电,对整车的高压系统的稳定允许影响很大。高压线束设计的安全性是我们主要考虑的。
纯电动汽车高压线束有哪些部分组成?
模型车辆高压部件的位置
Tesla MODEL S高压部件的安装位置
1-电池;2-DC-DC转换器;3—高压电缆(橙色);4-10kW车载主充电器;5—可选:10kW车载充电器;6—充电接口;7—驱动装置
保险丝和继电器信息
三个保险丝盒位于前舱维护板下方。
保险盒安装位置
1-保险丝盒1;2-保险丝盒2;3—保险丝盒3
保险丝盒1保险丝分布
保险丝盒2保险丝分布
保险丝盒3保险丝分布
如果Model S配备了寒冷天气选项,驾驶员侧装饰板下将有一个额外的保险丝盒(4)。安全线的分布见下图。
x模型高压系统部件的安装位置
Tesla MODEL X高压系统部件的安装位置
1-前置电机;2-空调压缩机;3—前接线盒;4-高压电缆;5-电池冷却液加热器;6—DC-DC转换器;7—驾驶室加热器;8—电池;9-车载充电器;10—充电口;11—后电机;12—后部加热、通风和空调总成的高压线
四轮定位数据
制动系统维护数据
纯电动汽车的高压四大件分别是什么?
在新能源车辆中(纯电动为例)高压线束可分为5大部分
1、动力电池高压电缆:即连接动力电池到高压盒之间的线束。
2、电机控制器电缆:即连接高压盒到电机控制器之间的线束。
3、快充线束:即连接快充口到高压盒之间的线束。
4、慢充线束:即连接慢充口到车载充电机之间的线束。
5、高压附件线束(高压线束总成):即连接高压盒到DC/DC、车载充电机、空调压缩机、空调PTC之间的线束。
特点:
耐电流性能:
根据高压系统部件的电流量,常用在250A,部分大功率电机可用到400A。
耐温性能:
耐高温等级分为125℃、150℃、200℃不等, 高温常规选择耐高温150℃导线;低温常规选择耐低温-40℃导线。
屏蔽性能:
屏蔽高压线可减少电磁干扰(EMI)、无线电干扰(RFI)对整车系统的影响。整条高压线束回路均实现屏蔽连接,电机、控制器及电池等接口高压线束屏蔽层,通过插件等压接结构连接到电池电机控制器壳体,再与车身搭铁连接。
电动汽车高压系统由:分线盒、直流充电接口、交流充电接口、高压配电线束、电动空调压缩机线束、PTC加热器线束、电机二相线等部件组成。
电动汽车,相对燃油汽车而言,主要差别(异)在于四大部件,驱动电机,调速控制器、动力电池、车载充电器。相对于加油站而言,它由公用超快充电站。纯电动汽车之品质差异取决于这四大部件,其价值高低也取决于这四大部件的品质。纯电动汽车的用途也在四大部件的选用配置直接相关。
电动汽车时速快慢,和启动速度取决于驱动电机的功率和性能
其续行里程之长短取决于车载动力电池容量之大小,车载动力电池之重量取决于选用何种动力电池如铅酸、锌碳、锂电池等,它们体积,比重、比功率、比能量、循环寿命都各异。
电动汽车的驱动电机有直流有刷、无刷、有永磁、电磁之分,再有交流步进电机等,它们的选用也与整车配置、用途、档次有关。另外驱动电机之调速控制也分有级调速和无级调速,有采用电子调速控制器和不用调速控制器之分。电动机有轮毂电机、内转子电机、有单电机驱动、多电机驱动和组合电机驱动等。
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