電動汽車高壓系統的案例
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。
三、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 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 純電動汽車高壓線束成本優化研究
1引言
目前國內新能源汽車市場競爭越發激烈，隨著國產特斯拉的降價和大眾的電動車型加入，后續競爭會更加白熱化。汽車企業只有憑借高品質、高價值的產品和領先的技術，才能在激烈的新能源汽車市場中占有一席之地。各大車企在技術不斷創新的同時，也在重點關注零部件成本優化，提高產品力和提升企業競爭力。高壓線束是純電動汽車中高價值的零部件，也是成本優化的主要零件。
2高壓線束簡介及生產工藝
高壓線束將高壓系統上各個部件相連，作為高壓電源傳輸的媒介，是電動汽車上動力輸出的主要載體，主要用于傳輸電能及屏蔽外界信號干擾。高壓線束具有高電壓、大電流、防護等級高及抗電磁干擾等特點，是純電動汽車高壓系統的神經網絡，是整車性能和安全的關鍵零部件。
純電動汽車高壓線束一般分為動力電池高壓線束、電機控制器高壓線束、快充插座線束、慢充插座線束、空調系統線束及充電高壓線束，其中充電高壓線束是指連接高壓配電盒到車載充電機、空調壓縮機和動力電池包加熱器之間的線束。
高壓線束主要由高壓連接器、高壓線纜、包覆物（膠帶、熱縮管、波紋管、耐磨自卷管等）、護板等組成。高壓線束生產工藝流程主要有裁線、附件預裝、端子壓接/超聲波焊接、屏蔽壓接、線束總裝及電檢。
3高壓線束成本構成分析
高壓線束成本由物料成本、加工費、包裝運輸費及利管費構成，高壓線束物料成本主要由線束技術方案決定，其中加工費包含了人工成本、動力費、設備折舊費及低值易耗品等費用。以下為某車型高壓線束成本構成比率圖（見圖1）及高壓線束物料成本構成比率圖（見圖2），高壓線束物料成本占線束總成本比率約73.8%。
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 
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 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
文章來源：1.一汽奔騰轎車有限公司，2.中國汽車技術研究中心有限公司
1 前言
目前，對汽車 EMC 的仿真主要從電磁輻射、傳導騷擾、線束串擾、抗擾以及天線輻射性能幾個方面展開。 在整車級的電磁耦合預測方面，國內外已形成系列方法。
Chen 通過獲得散射參數（Scattering Parameters，S 參 數），在臺架試驗中預測整車 EMC 性能。Zeng 等利用 傳遞函數法預測整車電磁耦合問題。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。
展開 【線纜百科】電動汽車高壓電纜性能要求及標準
點擊上方“
藍字”關注我們
一、概
國際原油價的不斷上漲,全社會對環境惡化全球變暖的更加關注,加之各國政府稅收的傾斜和政策的扶持,促使在全世界范圍內替代能源尤其是電動汽車的市場份額不斷增長。
電動汽車主要包括三類,即純電動汽車,混合動力汽車和燃料電池汽車。
純電動汽車和燃料電池汽車是完全由一個電動馬達驅動的,而混合動力汽車結合內燃機與電動機,在加速和低速條件下內燃機的效率不高時由電動機支持。
他們共同的特點是使用高達600V的或更高的驅動電壓,涉及到布線,他們都有著相同的基本要求,既是在EMI(電磁干擾)保護系統下的安全傳輸高的電流和電壓。
作為高壓電纜是用于連接高電壓電池、逆變器、空調壓縮機、三相發電機和電動機,實現動力電能的傳輸。
電動汽車的基本原理似乎很簡單。但深入分析,系統的制造商正在面臨著一系列的挑戰需要克服。
對電動汽車高壓電纜,其柔韌性,屏蔽,安全,尺寸等項目提出了新的技術要求,因為這些會影響大電流和高電壓的組件的布線。而面對每一個可能的動力系統不同的技術要點,對所需的組件也提出了不同的特殊要求。
需要說明的是電動汽車的高壓系統并不是典型的高壓系統,相關術語如“高電壓”和“高電流”必須僅限定在汽車領域范圍內,和常規汽車的低壓系統相對而言。
在其他領域參照系統則采用完全不同的標準,如電力領域高電壓定義起步就是幾千伏水平。
二、對電動汽車高壓電纜的要求
創新的電動汽車設計對高壓電纜和系統組件提出了新的挑戰,這些要求不能完全采用現有的解決方案。具體要求分析如下。
1.
展開 新能源汽車高壓線束安全設計
高壓安全設計需求
High voltage safety design requirements
電動汽車動力系統結構與傳統汽車差異顯著。
主要區別
在于電動汽車由高壓電池系統、高壓電驅動系統提供動力輸出。
大部分用電器，
比如
空調壓縮機、空調加熱器、動力分配單元、慢充充電器
等等都是高壓零部件。
這里說的高壓普遍都在300Vdc~500Vdc之間
（注：安全電壓小于60Vdc）
，而且這些用電器的工作電流高達幾百安培
（注：人體能承受的電流小于0.023A）
。
正因為這些高電壓和高電流的存在，如果高壓安全防護設計不到位或使用不當， 在長期使用中可能存在
高壓系統受損、絕緣性降低、高路短路、電池起火
等隱患，對人身財產造成極大的危害。
由此可見，電動汽車在安全設計方面不止要滿足傳統汽車所需的要求，還應當
重點關注
高壓電安全的防護設計，確保高壓電安全風險處于可控狀態。
在網上看了關于蔚來開了10萬公里的ES8的拆車過程的全程直播，通過一些現場記錄，這里面還是有很多信息值得探討。
展開 新能源汽車高壓線束安全設計
高壓安全設計需求
High voltage safety design requirements
電動汽車動力系統結構與傳統汽車差異顯著。
主要區別
在于電動汽車由高壓電池系統、高壓電驅動系統提供動力輸出。
大部分用電器，
比如
空調壓縮機、空調加熱器、動力分配單元、慢充充電器
等等都是高壓零部件。
這里說的高壓普遍都在300Vdc~500Vdc之間
（注：安全電壓小于60Vdc）
，而且這些用電器的工作電流高達幾百安培
（注：人體能承受的電流小于0.023A）
。
正因為這些高電壓和高電流的存在，如果高壓安全防護設計不到位或使用不當， 在長期使用中可能存在
高壓系統受損、絕緣性降低、高路短路、電池起火
等隱患，對人身財產造成極大的危害。
由此可見，電動汽車在安全設計方面不止要滿足傳統汽車所需的要求，還應當
重點關注
高壓電安全的防護設計，確保高壓電安全風險處于可控狀態。
在網上看了關于蔚來開了10萬公里的ES8的拆車過程的全程直播，通過一些現場記錄，這里面還是有很多信息值得探討。
展開 #電動汽車#圈內人對電動汽車空調系統和對電動汽車設計方向的看法
近幾年為什么電動自行車能擠垮摩托車，電動自行車操作簡便就是主要原因之一，特別是對于婦女和老年人，學騎摩托車是很困難的，可學電動自行車就簡單多了，像有一定年齡的老年人，都六十多歲的人了，平時對機械一竅不通，學騎摩托車學不會，可學電動自行車很快就學會了。
電動自行車替代摩托車的另一個重要原因就是費用低。我們農村好多人原來有摩托車，但為了降低費用又換成電動自行車了。電動自行車最大的購買群體正是廣大的工薪階層和農村人。隨著他們收入的提高，他們買車的愿望會越來越強烈，但他們肯定買不起高價位的車，也用不起高耗能的車，低價位低能耗的電動汽車才是他們的首選。
電動汽車的主要缺點是空調和暖氣不好解決，還有就是續航里程短速度慢。
我想到這樣一個解決電動汽車空調的方法：
設計一種汽車專用的小型發電機組，這種機組可以參考現在市場上銷售的便攜式小型發電機組，功率在1KW左右（估計一千瓦的小型發電機組夠了，我們家用的26的空調器一小時耗電量不超過一千瓦）。在需要空調或暖氣的時候，啟動這套發電機組專供空調或暖氣就可以了，這套系統就能解決電池帶不動空調或帶了空調會大大降低續航里程的問題。還能在電池電力不足時直接給汽車供電，雖然供電量很小，但至少能解燃眉之急，慢慢開到可以充電的地方。估計這套系統耗油量在1升/百公里左右。舍不得用又不怕熱的就可以不開，開不開都不會影響車的
速度和續航里程。
再說續航里程。工薪階層一般就是開車上下班，既然每天上下班那就不會太遠，太遠了每天往返就不現實了；還有農村用戶，一般的村民也就是開車進城辦事，或走親訪友或上下班，一般也不會太遠。那么滿足這幾項需求只要不低于100公里的續航里程就可以了。
展開 
電動汽車的800V高壓平臺
聊一下特斯拉V3超級充電及液冷充電
高壓連接器應用形式研究
從特斯拉Model3的高壓電氣系統探討高壓連接器的發展趨勢
特斯拉汽車高壓連接器形式研究及應用分析
談一下新能源汽車換電連接技術
TESLA特斯拉對標分析報告（高壓系統）！
特斯拉（Model 3、ModelY、Model X、Model S）高壓電氣拓撲圖匯總，建議收藏學習！
談談純電動汽車高壓電氣架構
散漫說，純電動汽車高壓部件包括電池、電驅、電力電子及充電部件。本文通過分析純電動汽車高壓架構功能要求，對比目前典型純電動汽車高壓電氣架構，提出了一種全新高壓架構設計方案。以下為正文。
1 純電動汽車高壓電氣架構功能要求
圖1 高壓電氣原理圖
純電動汽車高壓部件包括電池、電驅、電力電子及充電部件。如圖1所示，電池是整個高壓系統的能源，為電驅及電力電子部件提供能量。充電系統包括慢充和快充，為電池提供能量。合理的高壓部件方案及集成設計，可以優化整個高壓系統的導線、繼電器、熔斷絲及接插件數量。另外，整個高壓架構需滿足高壓安全要求，高壓互鎖、主被動放電、絕緣監測、預充電、繼電器監測和線路保護等功能，合理的設計可滿足安全的需求并實現成本的最優。
2 高壓電氣架構設計
2.1 高壓架構設計輸入
高壓架構設計要求包括整車性能及系統安全要求，整車性能包括加速、續航里程、充電時間、低壓用電功耗及熱系統用電功耗等。根據整車性能相關需求，通過計算仿真確定高壓動力電池電壓范圍，額定輸出電壓，電池總能量，電機功率，慢充及快充功率，DC／DC、PTC、ACCM、Heater等高壓部件功率。表1是根據整車性能要求仿真的直流母線瞬態電流信息，供導線及熔斷絲選型設計。
表1 直流母線瞬態電流
2.2 典型純電動汽車高壓電氣架構分析
圖2是產品車A高壓拓撲圖，整個高壓系統通過HPDM模塊實現高壓能量的分配，各模塊相對獨立，無集成設計。優點：滿足系統安全要求，由于各模塊獨立設計，可實現獨立控制和診斷。缺點：系統成本高，各模塊需要獨立高壓線束連接及熔斷絲保護；增加整車布置空間及整車質量。
展開 電動汽車高壓連接器概述及測試驗證
無論是純電動、混合、燃料電池汽車，都需有一套完整的高壓連接系統，這個系統中，往往都應用大量的高壓連接器，這一點與傳統汽車有著明顯的區別。高壓系統工作時放電電流有可能達到數幾十安，甚至高達數百安。
但是在新能源電動汽車發展初期，高壓連接器并沒有得到整車企業的足夠重視，認為高壓連接與傳統低壓線連接類似，重心在“三電”（電驅、電池、電控）上面，但隨著時間的推移，大家發現高壓連接系統比較容易發生問題，且一旦發生問題，后果都比較嚴重，輕則過熱，嚴重時容易發生高溫或燃燒事件。
本研究圍繞高壓連接器的發展歷程展開，分析中國電動汽車用高壓連接器的標準體系、測試方法，針對產品使用過程中的性能指標，搭建高壓連接器測試系統，開展高壓連接器的物理連接、電氣性能等方面的測試，為產品的不斷改進提供了支撐。
1. 高壓連接器的發展歷程
電動汽車高壓連接器的發展與電動汽車的發展是同步進行的，從連接器角度來說，國內電動汽車連接器發展經歷以下幾代。
1）第1代高壓連接器（圖1），2008年左右開始，主要是由當時工業連接器改款而來。這代產品的特點，以金屬連殼體為主，無高壓互鎖功能，防誤插入（防呆）效果較差。比較有代表性產品有安費諾HV系列的金屬連接器，后來市場上很多款連接器是基于這種類型產品延伸擴展出來的。
2）第2代高壓連接器（圖2），在第1代的基礎上增加了高壓互鎖功能，連接器的外殼也逐漸由金屬變為塑料。
3）第3代高壓連接器（圖3），塑料+屏蔽功能+高壓互鎖的高壓連接器。
展開 電動汽車的800V高壓平臺技術
2022年已經到來，業內都認為今年為800V高壓快充元年，各家主機廠紛紛布局。
目前小鵬汽車、廣汽埃安、比亞迪e平臺、吉利極氪、理想汽車、北汽極狐等車企已經布局了 800V快充技術。
800V高壓平臺解決續航、充電焦慮問題
電車電動車 800V 高壓平臺正逐步落地。
因動力源差異，燃油車和電動車的電壓平臺差異大。燃油車動力源來自內燃機，車用電器對輸出功率要求不高，低電壓平臺即可滿足：1918 年，蓄電池首次引入汽車；1920年得到普及，電壓僅為6V。
展開 