電動車高壓系統的案例
電動車高壓系統的組成，功能與工作原理
散漫說，為了更好的轉入高壓線束系統的設計，本文將按高壓系統的學習邏輯層級不斷深入，從高壓系統的組成，高壓系統的電氣連接關系，高壓線束的劃分及設計考慮，高壓系統原理圖，這幾個方面逐步深入，知識點匯總以便對電動車高壓系統有個總體上的認識。以下為正文。
1 高壓系統的組成
在電動汽車上，整車帶有高壓電的零部件有動力電池，驅動電機，高壓配電箱（PDU），電動壓縮機，DC/DC，OBC，PTC，高壓線束等，這些部件組成了整車的高壓系統，其中動力電池，驅動電機，高壓控制系統為純電動汽車上的三大核心部件。
1.1 電池包與動力電池管理系統BMS
與傳統的燃油車不同，新能源電動車的整車動力來源是動力電池，而不是發動機。因為純電動汽車直接使用電能，不同于傳統燃油車將燃料燃燒后產生的排放物排進大氣，所以為了減少環境污染，新能源汽車的發展是國家積極扶持的。
動力電池的電壓一般為100~400V的高壓，其輸出電流能夠達到300A。動力電池的容量的大小直接影響到整車的續航里程，同時也直接影響到充電時間與充電效率。目前鋰離子動力電池是主流，受目前技術的影響，當前絕大部的汽車均采用鋰離子動力電池。
圖1 特斯拉電池包
1.2 驅動電機與電機控制器MCU
電機控制器MCU將高壓直流電轉為交流電，并與整車上其他模塊進行信號交互，實現對驅動電機的有效控制。
驅動電機將電能轉化為機械能，驅動汽車行駛。與傳統燃油車的發動機將燃料燃燒的化學能轉為機械能不同，其工作效率更高，能達到85%以上，故相比傳統汽車，其能量利用率更高，能夠減少資源的浪費。
1.3 高壓配電盒（PDU）
高壓配電盒是整車高壓電的一個電源分配的裝置，類似于低壓電路系統中的電器保險盒。
展開 電動車高壓繼電器粘連失效機理分析
3結束語
高壓繼電器粘連問題是一個系統問題，與整車高壓回路、低壓回路、控制策略以及繼電器本身息息相關。在設計階段，需要從整車系統層面去考慮，設計符合要求的高壓回路，再從系統架構要求分解到繼電器選型。其次，針對繼電器本體的設計，需要將可能的失效模式做好潛在失效模式與效應分析（
FMEA），從設計端進行優化。高壓繼電器是電動車系統高壓的一部分，而電動車系統的高壓安全設計又是一個復雜和長期技術積累的過程，需要廣大技術人員一同努力推進，使其不斷走向成熟。
公眾號來源網絡，侵刪。
展開 電動車高壓繼電器粘連失效機理分析及排查思路
3結束語
高壓繼電器粘連問題是一個系統問題，與整車高壓回路、低壓回路、控制策略以及繼電器本身息息相關。在設計階段，需要從整車系統層面去考慮，設計符合要求的高壓回路，再從系統架構要求分解到繼電器選型。其次，針對繼電器本體的設計，需要將可能的失效模式做好潛在失效模式與效應分析（
FMEA），從設計端進行優化。高壓繼電器是電動車系統高壓的一部分，而電動車系統的高壓安全設計又是一個復雜和長期技術積累的過程，需要廣大技術人員一同努力推進，使其不斷走向成熟。
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3結束語
高壓繼電器粘連問題是一個系統問題，與整車高壓回路、低壓回路、控制策略以及繼電器本身息息相關。在設計階段，需要從整車系統層面去考慮，設計符合要求的高壓回路，再從系統架構要求分解到繼電器選型。其次，針對繼電器本體的設計，需要將可能的失效模式做好潛在失效模式與效應分析（
FMEA），從設計端進行優化。高壓繼電器是電動車系統高壓的一部分，而電動車系統的高壓安全設計又是一個復雜和長期技術積累的過程，需要廣大技術人員一同努力推進，使其不斷走向成熟。
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?汽車線束圖如何繪制？
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純電動汽車高壓電氣系統設計原理
根據國際電工標準的要求，人體沒有任何感覺的電流安全閾值是 2 mA，這就要求人體直接接觸電氣系統任何一處的時候，流經人體的電流應該小于2 mA 才認為整車絕緣合格。
因此，在純電動汽車的開發過程中，應特別考慮電氣系統絕緣問題，嚴格按照電動汽車相關國標標準要求設計，確保絕緣電阻能夠滿足人身安全需求，保證絕緣電阻值大于 100 Ω/V。
02
電動汽車高壓電氣系統安全設計概述
相對于傳統汽車而言，純電動汽車采用了大容量、高電壓的動力電池及高壓電機和電驅動控制系統，并采用了大量的高壓附件設備，如：電動空調、PTC 電加熱器及 DC/DC 轉換器等。由此而隱藏的高壓安全隱患問題和造成的高壓電傷害問題完全有別于傳統燃油汽車。
根據純電動汽車的特殊結構及電路的復雜性，并考慮純電動汽車高壓電安全問題，必須對高壓電系統進行安全、合理的規劃設計和必要的監控，這是電動汽車安全運行的必要保證。
1、高壓系統構成
圖1示出純電動汽車高壓系統框圖。作為純電動汽車高壓系統安全管理的單元，合理的功能布局和安全可靠的控制策略是實現該系統功能的重要保證。
圖1 純電動汽車高壓系統框圖
2、高壓電氣安全系統的總目標
高壓電氣系統控制與安全管理和故障診斷的總目標是確保純電動汽車在靜止、運行及充電等全過程的高壓用電安全。
03
高壓電氣系統安全設計
根據純電動汽車安全標準要求，并從車載儲能裝置、功能安全、故障保護、人員觸電防護及高壓電安全管理控制策略等方面綜合考慮，應對電動汽車高壓電系統進行以下四方面設計。
展開 談談純電動汽車高壓電氣系統設計原理
根據國際電工標準的要求，人體沒有任何感覺的電流安全閾值是 2 mA，這就要求人體直接接觸電氣系統任何一處的時候，流經人體的電流應該小于2 mA 才認為整車絕緣合格。
因此，在純電動汽車的開發過程中，應特別考慮電氣系統絕緣問題，嚴格按照電動汽車相關國標標準要求設計，確保絕緣電阻能夠滿足人身安全需求，保證絕緣電阻值大于 100 Ω/V。
二、電動汽車高壓電氣系統安全設計概述
相對于傳統汽車而言，純電動汽車采用了大容量、高電壓的動力電池及高壓電機和電驅動控制系統，并采用了大量的高壓附件設備，如：電動空調、PTC 電加熱器及 DC/DC 轉換器等。由此而隱藏的高壓安全隱患問題和造成的高壓電傷害問題完全有別于傳統燃油汽車。
根據純電動汽車的特殊結構及電路的復雜性，并考慮純電動汽車高壓電安全問題，必須對高壓電系統進行安全、合理的規劃設計和必要的監控，這是電動汽車安全運行的必要保證。
1、高壓系統構成
圖1示出純電動汽車高壓系統框圖。作為純電動汽車高壓系統安全管理的單元，合理的功能布局和安全可靠的控制策略是實現該系統功能的重要保證。
圖1 純電動汽車高壓系統框圖
2、高壓電氣安全系統的總目標
高壓電氣系統控制與安全管理和故障診斷的總目標是確保純電動汽車在靜止、運行及充電等全過程的高壓用電安全。
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展開 如何看待電動汽車高壓系統保護器件的革新？
隨著電池越來越大、電機驅動的功率提升和快充功率提升，在高壓系統方面的保護能力提升，是否具有涵蓋不同工況電流和短路電流的保護能力，就成了衡量一個設計是否優秀最主要的考量。
從深層次考慮，電動汽車上目前還沒有特別多的高壓問題事故，但是將來情況會發生變化，一方面充電樁的狀態是分布式的（直流充電這塊有老爺爺樁，也有最新的高功率樁），另一方面從投資方向來看，BDU和PDU這樣的鐵疙瘩是不值得投資的，因此里面的保護系統涉及到直流接觸器和熔絲的進化，值得我們關注。
備注:整體工程化的節奏和實用化需要很多時間，我理解在這個領域有很多突破式的想法。
圖1 保護很簡單，就是要通過12V的控制讓高壓回路斷開，功能安全等級一般在ASIL D
Part 1 伊頓的思考
伊頓上來就先來個徹底變革，如下所示，方案考量的是整個替代方式。
之前和很多朋友聊過，可能并不透徹，現在可以看這個圖來進行比較，現有的方案其實有幾種：
傳統熔絲+接觸器：被動防護，最大的挑戰是電流和觸點動作匹配困難，有些高電流短時間點蝕，會讓接觸器粘連并且讓熔絲無法動作
Pyro熔絲+接觸器：主動防護，這個主要的問題是Pyro如何控制
傳統熔絲+Pyro熔絲+接觸器：這個目前在800V上，大家為了主動和被動安全控制，都上。缺點是成本比較高，整體保護策略怎么個動作機制也是比較麻煩
圖2現有的高壓系統架構保護形式
雖然伊頓說起來很簡潔，但是其實設計中還是依靠工業技術的斷路器來做第四種方案。
這條路是配置了一個斷路器和傳統熔絲的方法來做的，好處如下所示，整體的方案來看相對比較簡潔。
展開 一汽奔騰 | 電動汽車高壓系統電磁輻射發射的建模與仿真
Hiroki 等采用傳遞函數的方式進行電動汽車的 EMC 設計。 高鋒等 基于多端口理論方法，通過臺架試驗模擬整車輻射發 射問題。葉城愷等基于多端口理論法預測汽車電機 系統對外的輻射發射，并進行了實測驗證。
以上方 法取得了較好的預測效果 ，本 文在上述方法的基礎 上，更加全面地進行高壓系統電磁輻射發射仿真并與 GB/T 18387—2017《電 動車輛的電磁場發射強度的限值和測量方法》 實測結果進行對比分析。利用 FEKO軟件進行高壓系統輻射發射仿真建模，計算高壓系統各部件端口間的S參數，獲得高壓系統端口耦合特性；根據GB/T 18387—2017中的試驗布置以及測量方法，分別從車輛預掃描結果和終掃描結果等多方面驗證該方 法在整車電磁輻射發射仿真預測應用中的可靠性。
2 高壓系統 S 參數仿真模型建立
在 FEKO 軟件中導入整車網格模型并建立高壓系 統輻射發射線束模型，計算車內高壓線束與車外測試天 線端口之間耦合的 S 參數。在整車前艙內建立高壓系 統線束模型如圖 1 所示，搭建高壓線束 S 參數仿真端 口。為保證 S 參數仿真的準確性，前艙網格模型需盡可 能符合實際結構。
對應 GB/T 18387—2017 中的試驗流程，分別設置電磁場天線的接地方式以及天線位置。電場天線仿真 布置如圖 2a 所示，其中，4 個單極天線置于地面，在前后左右 4 個方向上與車輛距離為 3 m±0.03 m，其中 2 根天線分別置于車輛左右對稱面上的前、后兩側，另 2 個 天線分別置于前后輪軸對稱面上的左、右兩側。磁場天線仿真布置如圖 2b 所示，其中，4 個環天線距離地面 1.3 m±0.05 m，布置方式與電場天線仿真布置的方式相 同。
展開 剖析瑞虎3xe電動汽車高壓線束系統環路故障
奇瑞旗下的新能源電動SUV—瑞虎3xe正式上市。本文將對瑞虎3xe電動汽車高壓線束系統環路故障進行簡析。值得注意的是，要保持高壓插件的線束端和配電盒端在正常插合狀態下，進行下述各項環路檢測。
一、放電環路互鎖故障
1．配電盒內部故障
拔開高壓配電盒低壓插件，用萬用表測量配電盒端低壓插件1孔和2孔是否導通（圖1、圖2），導通則說明配電盒內放電環路互鎖回路為正常。如果不導通，則說明配電盒內部回路異常。
2．低壓回路故障
（1）拔開高壓配電盒低壓插件，用萬用表測量配電盒低壓插件整車線束端1孔（見圖2線束端低壓插件）與動力電池管理系統（BMS）轉接低壓插件整車線束端4孔（圖3、圖4）是否導通。
（2）然后再用萬用表測量配電盒低壓插件整車線束端2孔與主駕座椅下方的整車控制器（VCU）插件的38孔（圖5）是否導通。
上述檢測，如果導通則說明低壓回路正常，如果不導通則需檢測低壓相關回路。
二、附件環路互鎖故障
1．配電盒內部故障
拔開高壓配電盒低壓插件，用萬用表測量配電盒端低壓插件7孔與8孔是否導通（圖2），導通則說明配電盒內放電環路互鎖回路為正常。如果不導通，則說明配電盒內部回路異常。
2．低壓回路故障
（1）拔開高壓配電盒低壓插件，用萬用表測量配電盒低壓插件整車線束端7孔與主駕座椅下方的VCU插件的50孔（圖5）是否導通。
（2）再用萬用表測量配電盒低壓插件整車線束端8孔與VCU插件的45孔（圖5）是否導通。
上述檢測，如果導通則說明低壓回路正常，不導通則需檢測低壓相關回路。
展開 派歌銳|車規級電動汽車高壓線束：滿足高要求，確保安全與性能
派歌銳對高壓線束進行嚴格的彎曲半徑測試，以確保其在長時間的使用過程中不會出現斷裂或移位等問題。為了應對車輛行駛過程產生的振動和沖擊，對高壓線束進行彎曲耐力測試。
車規級電動汽車高壓線束需要滿足多種高要求，包括良好的散熱性能、有效的抗老化性能、合理的電磁輻射控制以及優異的柔韌性和彎曲性能等。制造商需要選用高質量的材料和先進的制造工藝來制造高壓線束，并通過嚴格的測試和質量控制來確保其性能和質量滿足相關標準和要求。只有這樣，才能確保電動汽車的安全性和可靠性，推動電動汽車行業的持續發展。
展開 華為智能電動副總裁彭鵬：下一代動力系統高壓架構趨勢探討
融合極簡，“架”“域”未來
華為致力于在車端和云端實現解耦，幫助車企快速迭代，讓增強的用戶體驗盡快落地。華為在2020年發布了DriveONE解決方案，它是一個超融合的動力系統解決方案，融合了MCU、減速器、電機和三合一OBC，有助于實現體積最小、最優、高轉速的超融合架構，幫助車企打造極致性價比的A級EV。
DriveONE解決方案帶給車企的價值首先是縮短開發周期節約開發費用。傳統車企在開發過程中需要將多個分立部件布設在車中，再去設計EMC和功能安全，這需要很長的開發周期，利用華為已經完成的EMC和功能安全等，可以節省開發成本和開發的時間。
另外，DriveONE方案相比傳統3+3方案，縱向高度減小了220毫米，前后驅都容易布設。在消費者體驗方面，首先是提升了動力性，能夠反復百公里加速20次，相比水冷方案，大大提升了動力域駕乘體驗。其次它還減少了40% EMC發射源，簡化了EMC設計問題。
AI閃充·動力域全棧高壓解決方案
關于解決用戶充電體驗的問題，今年上海車展期間華為智能電動發布了AI閃充全棧高壓解決方案，包括電驅動系統、車載充電系統、電池管理系統、車下充電模塊、“三電云”管理系統。
在整個產業鏈中，當前一些主流車型都還是400V的電壓架構，是因為前期國內一些功率器件還不成熟。在400V架構下，如果要實現快充，電流就要翻番，這會帶來很多問題，如熱管理的問題、線纜通流能力的問題。
現在產業鏈已基本成熟，包括功率器件、高壓連接器等。
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電動車用永磁同步電機驅動系統
所以我們的解決方案是在電機低轉速下采用霍爾（hall）傳感器提供電機位置與速度信號，在中高速段切換到無位置傳感器模式，提高了電機在高轉速下的運行平穩性，以及系統可靠性。
3、電機運行模式
一般電機根據不同實際需要有兩種運行模式：轉矩模式和速度模式。在實際電動車使用過程中，除定速巡航模式之外，一般采用轉矩模式，即轉把提供給電機所需要輸出的轉矩大小，輸出轉矩的大小與電機的轉速沒有直接的關系，還取決于負載的大小。為了展示的效果，這套控制系統我們選用了更為直觀的速度控制模式，即轉把直接提供給電機所需要輸出的轉速大小，電機將自動根據外加負載的大小調整電機輸出轉矩的大小，以維持給定轉速。由于現場展示條件所限，無法實現實際使用的負載，所以通過剎車系統模擬出變負載情況。經過我們在測控臺上實際測量，可以實現電機最高轉速達到 4300r/min，輸出轉矩 10N.m，峰值功率 4KW。
4、電機調速運行結果
圖 3 所示為電機調速運行轉速與轉矩曲線。圖 4 所示為電機調速運行效
率曲線。從運行結果看，本驅動系統在2100~4300RPM 系統效率均在 80% 以上，在此區間運行可獲得較長的續航里程。
圖 3 調速運行曲線
圖 4 調速運行下系統效率
展開 電動車比亞迪“元”細化拆解，細看電池與電驅系統
電驅系統
元EV采用三合一的電驅總成，即電機、減速器和控制器集成的方案，電驅總成核心部件均為比亞迪自制。
電驅系統-電機、減速器
電機采用單電機方案，為永磁同步電機，峰值功率70kW，額定功率35kW。
電機控制器采用TI的DSP(數字信號處理器)芯片TMS320配合Lattice的CPLD(復雜可編程邏輯器件)芯片LAMXO256C。
小三電模塊
元EV采用三合一的小三電集成方案，即車載充電機(OBC)、DC-DC、PDU集成在一個模塊內。
充電接口在整車前部，分為6. 6kW的慢充接口和60kW的快充接口，支持7小時慢充或者0. 5小時快充(沖至80% SOC)。
啟停電池
元EV的12V低壓系統仍然采用鉛酸電池，為天能的38B20L，主要為低壓系統供電可以通過DC-DC由高壓系統充電。
熱管理系統
本車的熱管理系統采用傳統的空調制冷+PTC加熱的方式，熱管理系統總體包括了空調制冷系統、PTC加熱系統、冷卻液/冷媒管路和控制面板等組成。
空調制冷系統
一個典型的空調制冷系統包括電動壓縮機、電子膨脹閥和冷凝器/蒸發器等核心部件。壓縮機是空調系統的“心臟”，其作用是將低溫低壓的氣態冷媒從低壓側吸入壓縮，使其溫度和壓力升高，再泵入高壓側成為高溫高壓的氣態冷媒，往復循環，是連接空調回路低壓側和高壓側的關鍵。
生產廠家來自比亞迪工業，單車價值量1500-2000元。
膨脹閥又稱節流閥，是空調系統中的關鍵部件，在空調的基本回路中置于冷凝器和蒸發器之間，作用是將中溫高壓的液態冷媒節流為低溫低壓的液態冷媒(濕蒸汽形態)，同時控制冷媒的流量不過高或過低。
展開 富士康與印尼簽合作協議，共建電動車生態系統
蓋世汽車訊 據外媒報道，總部位于中國臺灣的富士康表示，該公司已與印尼投資部和幾家公司合作，支持這個東南亞國家開發電動汽車。
（圖片來源：富士康）
作為蘋果公司主要的代工制造商，富士康近年來擴大了其在電動汽車領域的活動，先后宣布與美國初創公司Fisker和泰國能源集團PTT PCL達成電動車合作協議。
富士康表示，已與印尼投資部、印尼電池公司、能源公司PT Indika energy和臺灣電動滑板車供應商Gogoro簽署了一份諒解備忘錄，就包括電池制造在內的廣泛電動汽車投資進行合作。
富士康在一份聲明中表示，此次合作旨在在印尼建立一個“新能源生態系統”，還包括發展儲能系統、電池換電站和回收利用等電動汽車配套產業。
聲明稱，根據合作伙伴關系，印尼企業將獲得一個開放的“MIH平臺”，該平臺將提供硬件和軟件服務。不過，聲明沒有透露投資規模或生產計劃等細節。
富士康董事長劉揚偉表示，富士康的目標是到2025年至2027年，為全球10%的電動汽車提供零部件或服務。作為全球最大的電子產品合同制造商，富士康承諾利用其組裝技術降低汽車制造和其他成本。
-END-
展開 純電動物流車的結構布置及動力傳動系統匹配
3 結語
通過對整車的結構布置和動力系統匹配及校核，本車型研發方案切實可行。該款電動物流車整車平臺搭載大容量三元鋰電池，永磁同步電動機，高效控制系統。強大的動力系統配合靈活的車身平臺，使得該車具有動力強勁、續駛里程長、噪聲小、安全舒適、運營成本低等特點。純電動物流車的結構布置及動力傳動系統匹配總體符合開發預期。
EDC電驅未來
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