电动汽车高压回路

线束中国 2024-11-25 10:07
什么是电动汽车高压回路?


(来源:精通维修下载)

电动汽车高压回路是指由动力电池、驱动电机、高压配电箱等多个高压部件组成的系统,其电压较高,主要负责为车辆提供动力和实现各种功能。

电动汽车的高压系统犹如车辆的动力心脏,为车辆的行驶提供强大的动力支持。其中,动力电池是整个高压系统的能量来源,它储存着大量的电能,为驱动电机等高压部件提供动力。驱动电机则将电能转化为机械能,推动车辆前进。高压配电箱则起到分配高压电的作用,确保各个高压部件能够正常工作。

在电动汽车的高压系统中,还有一个重要的组成部分 —— 高压互锁回路。高压互锁的目的是用来确认整个高压系统的完整性。当高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候,就需要启动安全措施了。高压互锁(HVIL),是高压互锁回路(Hazardous Voltage Interlock Loop)的简称。也叫危险电压互锁回路(US7586722 High Voltage Interlock System and Control Strategy),高压互锁是指通过使用低压信号来检查电动汽车上所有与高压母线相连的各分路,包括整个电池系统、导线、连接器、DCDC、电机控制器、高压盒及保护盖等系统回路的电气连接完整性(连续性)。

高压互锁回路的工作原理是,在高压回路内以动力电池包作为电源,低压回路也需要一个检测用电源,让低压信号沿着闭合的低压回路传递。一旦低压信号中断,说明某一个高压连接器有松动或者脱落。

电动汽车高压互锁回路设计须遵循以下原则:

HVIL 回路必须能够有效、实时、连续地监测整个高压回路的通/断情况;

所有高压连接器应具备机械互锁装置,并且只有 HVIL 回路先行断开以后才能接通连接器;

所有高压连接器在非人为的情况下,不能被接通或断开;

HVIL 回路应具备在某种特殊情况下,可以直接通过 BMS 检测 HVIL 回路,直接断开高压回路;

无论电动汽车在任何状态,HVIL 在识别到危险时,车辆必须对危险情况做出报警提示,需要仪表或指示器以声或光报警的形式提醒驾驶员。

不同类型的新能源汽车,高压互锁回路也有所不同。纯电动汽车(EV)高压互锁回路中,新增了电机、电机控制器、DC/DC、高压动力电池、高压压缩机等高压用电或供电装置。GB/T 18384.1-2015,GB/T18384.2-2015,GB/T18384.3-2015《电动汽车安全要求》等相应的法规要求:纯电动车高压系统中的电器元件应具绝缘防护性,可以通过绝缘、遮拦、外壳和金属网板等一些防护装置来防止直接接触。防护装置应牢固可靠,并耐机械冲击。防护装置只能通过专业工具或维修钥匙打开或去掉而进行相应的维修、维护。而高压连接器非人为自行断开都不应导致车辆产生危险。

插电混合动力汽车(PHEV)高压互锁回路中,互锁线束应从各高压零部件低压接口引出且与高压线束分开布置;高压互锁回路中各高压器件的串联顺序应按特定顺序进行。

混合动力汽车(HEV)高压互锁回路按照相关法规要求,HEV 动力电路系统的带电部件,应通过绝缘或使用盖、防护栏、金属网板等来防止直接接触。这些防护装置应牢固可靠,并耐机械冲击。在不使用工具或无意识的情况下,它们不能被打开、分离或移开。而且电气联接件任何不期望的断开都不应导致车辆产生危险。

电动汽车高压回路的组成


动力电池:作为电动汽车的动力来源,多安装在车辆底板上。新能源汽车所用的动力电池系统个头非常大,通常在 100 公斤以上,布置的位置一般是放在车身中部地板下方,即吊装在地板下,典型的车型如本田欧蓝德 PHEV、宝马 i3、比亚迪 e6、秦、F3DM、三菱 iMiEV、日产 leaf、通用 Volt 等等。其防护等级需要达到 IP67,以防止灰尘吸入和短时间浸泡,确保电动车在恶劣天气条件下正常运行。

驱动电机:将动力电池中的电能转化为机械能,驱动车辆,一般安装在前机舱内。电动汽车电机装在发动机舱内,工作原理是电源为电动汽车的驱动电动机提供电能,电动汽车电机将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。

高压配电箱:整车高压电的配电装置,多安装在机舱位置。不同的电动汽车,其高压配电系统安装位置不同,以比亚迪 e6 为例,其高压配电箱在动力电池后部,拆开后排座椅可以看到。新能源汽车高压配电箱的作用包括采用铸铝外壳和接插件,防护等级达到 IP67;具有电流、电压采集功能;对高压连接状态、绝缘状态进行实时监控;对高压安全进行管理,有过流、过压、过温保护功能等。

车载充电器:为动力电池补充电能,多布置在车辆前机舱处。车载充电器一般插在车辆的前保险杠、侧面、尾部、后备箱或内部等位置,在选择车载充电器时,应注意兼容性、功率、安全性、品牌与质量等。

电动压缩机:由高压电驱动,是空调系统循环的动力源,安装在车辆前机舱内。

PTC 加热器:作为暖风系统的热源,多安装在仪表台中部位置。

高压线束等附件:连接高压系统的部件,作为高压电力传输的媒介。新能源汽车高压线路包含的附件部分主要有高压导线(线束)、充电插头、充电插座等。

电动汽车高压回路的工作原理


电动汽车高压回路的工作原理主要是通过低压信号监视高压回路的完整性及连续性。具体而言,高压回路内以动力电池包作为电源,低压回路也需要一个检测用电源,让低压信号沿着闭合的低压回路传递。一旦低压信号中断,说明某一个高压连接器有松动或者脱落,此时就会切断高压电。

这种工作原理是基于高压互锁设计,其目的是确认整个高压系统的完整性,确保车辆的安全运行。当高压系统回路断开或者完整性受到破坏时,高压互锁系统会启动安全措施,及时切断高压电,避免车辆突然断电失去动力,或者在系统工作过程中因人为误操作手动断开高压连接器而产生危险。

例如,在一些资料中提到,高压互锁设计可以监测到回路的连续性,并在高压断电之前给 VCU 发送报警信号,使 VCU 对整车系统采取应对措施。同时,高压互锁设计的存在,可以在连接器断开的时候,同时断开动力电池的输出,避免触电风险。

此外,具备高压互锁功能的高压连接器由壳体、高压导电件、低压信号导电件和监测模块及监测线路组成。一般实现方式是在对插的一对公端、母端上,分别固定着一对高压接插件和一对低压接插件。当高压插件处于断开状态时,低压回路被切断;当高压插件处于连接状态时,低压回路也接通,形成完整回路。

总之,通过低压信号监视高压回路的完整性及连续性是电动汽车高压回路的重要工作原理,它为电动汽车的安全运行提供了有力保障。



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