高壓電池的案例
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保時(shí)捷Taycan細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)解析（包含電池、充電、車身、熱管理、動(dòng)力系統(tǒng)、底盤(pán)））
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特斯拉高壓系統(tǒng)及高壓線束解析
雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析大眾MEB平臺(tái)高壓部件解析（電池、連接器、高壓線、充電座、動(dòng)力系統(tǒng)）
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奔馳S400混合動(dòng)力介紹
1.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成
S400HYBRID配備了平行混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括272混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和高電壓系統(tǒng)，其中，高壓電系統(tǒng)由電力電子控制單元、電動(dòng)機(jī)、高壓蓄電池模塊、蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)控制單元和 DC/DC轉(zhuǎn)換器組成(圖1)。
圖1 混合動(dòng)力部件
通過(guò)該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪通過(guò)剛性相連(圖2)，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)提供的功率可以組合在一起，但車輛無(wú)法完全通過(guò)電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。
2.高壓部件介紹
根據(jù)前述的高壓電系統(tǒng)組成部件，如下逐一進(jìn)行介紹。
(1)高壓蓄電池
圖2 驅(qū)動(dòng)概念
位于引擎室右后側(cè)(圖3)，內(nèi)部由35塊鋰離子電池組成，每塊電池的電壓均在3.2～4.1V之間，這樣，高壓蓄電池會(huì)儲(chǔ)存電能并以約120V的電壓為所有高壓系統(tǒng)部件供電。所有的鋰電池由蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)控制單元根據(jù)傳感器和CAN信號(hào)進(jìn)行管理。此外，BMS控制單元在必要情況下還會(huì)促動(dòng)保護(hù)開(kāi)關(guān)，以便將高壓蓄電池的正極和負(fù)極絕緣。
圖3 高壓蓄電池
(2)DC/DC轉(zhuǎn)換器
直流/直流轉(zhuǎn)換器位于右前輪罩內(nèi)側(cè)(圖4)，作為變壓器，將高壓蓄電池和12V蓄電池相連，實(shí)現(xiàn)高壓直流電與低壓直流電之間的相互轉(zhuǎn)換。
圖4 DC/DC轉(zhuǎn)換器
(3)電力電子模塊
位于右側(cè)排氣歧管下方(圖5)，控制電動(dòng)機(jī)的工作，即：在啟動(dòng)和起步階段，通過(guò)三相交流電促動(dòng)電動(dòng)機(jī)；在發(fā)電模式下，將產(chǎn)生的三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后對(duì)高壓蓄電池充電，其實(shí)質(zhì)是交流/直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器。此外，還執(zhí)行自診斷功能，并通過(guò)評(píng)估溫度傳感器的信號(hào)，時(shí)刻監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的工作溫度。
展開(kāi) 基于ISO26262的動(dòng)力電池系統(tǒng)高壓功能安全概念
基于ISO26262的動(dòng)力電池系統(tǒng)高壓功能安全概念
本文轉(zhuǎn)自公眾號(hào)：電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)
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博世推出四款新型系統(tǒng)IC 滿足車輛特殊要求
純電動(dòng)或混合動(dòng)力車都配備了特殊電池，可在400至800伏的高壓下為電機(jī)提供動(dòng)力。出于安全考慮，此類高壓電池、電力電子設(shè)備及其電線設(shè)計(jì)都非常堅(jiān)固。但是，在發(fā)生事故時(shí)，高壓電池的安全性問(wèn)題對(duì)車輛乘員和救援人員來(lái)說(shuō)都非常重要。為防止上述人員接觸到此類高壓電池，同時(shí)消除車輛起火的風(fēng)險(xiǎn)，必須將電池與車輛電氣系統(tǒng)完全隔離。
在發(fā)生事故時(shí)，“高溫保險(xiǎn)絲”通過(guò)小的爆炸性電荷會(huì)將電線的各部分吹向高壓電池，從而快速有效地中斷電路。而博世的半導(dǎo)體可發(fā)揮關(guān)鍵作用，作為電池管理的一部分，博世集成電路CG912可在發(fā)生事故時(shí)在電池連線中點(diǎn)燃多達(dá)4個(gè)高溫保險(xiǎn)絲，減輕觸摸車輛底盤(pán)時(shí)的觸電風(fēng)險(xiǎn)。此外，該特殊IC可為電池管理系統(tǒng)提供動(dòng)力。博世的CG912集成電路原先是為部署安全氣囊而研發(fā)的，而且已經(jīng)通過(guò)了數(shù)百萬(wàn)次的驗(yàn)證試驗(yàn)。
系統(tǒng)集成電路功能非常多，既可實(shí)時(shí)提供穩(wěn)定的電源電壓，讀取傳感器數(shù)據(jù)，還可處理信息和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。與其前代產(chǎn)品相比，新型氧傳感器評(píng)估集成電路CJ138提供更多選項(xiàng)，可讓發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元適用于各種氧傳感器，以及可精確診斷短路或中斷的傳感器電纜。高度集成的變速箱集成電路CG270可精確控制自動(dòng)變速箱中的數(shù)十個(gè)液壓閥，并可為現(xiàn)代多級(jí)變速箱設(shè)計(jì)更緊湊的控制單元。CG135是一種傳輸集成電路，可監(jiān)控傳輸控制單元的電源電壓，并在發(fā)生故障時(shí)避免傳輸裝置被損壞。
來(lái)源：
展開(kāi) 
大眾MEB平臺(tái)高壓部件解析（電池、連接器、高壓線、充電座、動(dòng)力系統(tǒng)）
大眾對(duì)MEB平臺(tái)的Volkswagen ID.3做了如下描述：
動(dòng)力電池采用模塊化設(shè)計(jì)，最多可以有12個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)550KM（WLTP）的續(xù)航里程；除此之外，也可以有其他選擇：45 kWh (330 km WLTP), 58 kWh (420 km WLTP), 77 kWh (550 km WLTP)；每一個(gè)模塊都由24個(gè)單獨(dú)的鋰離子電芯組成；工作電壓可以達(dá)到408V；最大的直流充電功率為125KW；電池系統(tǒng)安裝了液冷的熱管理系統(tǒng)；為了實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)，電池外殼為鋁,并帶有防撞結(jié)構(gòu)
動(dòng)力系統(tǒng)、充電插座、高壓線束
下邊是Volkswagen ID.3的新能源部件透視圖
其動(dòng)力系統(tǒng)布置在后部，動(dòng)力系統(tǒng)采用電機(jī)和電機(jī)控制器集成的方式，純電動(dòng)后驅(qū)動(dòng)，能狗獲取更好的操作靈活性，因?yàn)閭鹘y(tǒng)燃油車一般前驅(qū)，前輪即是轉(zhuǎn)向輪又是驅(qū)動(dòng)輪。
動(dòng)力系統(tǒng)的高壓線束安裝如下
從底盤(pán)下部看電氣布置
下邊是前艙體的零部件布置。
管線路特寫(xiě)
充電插座特寫(xiě)
展開(kāi) 解析：高爾夫GTE插電式混合系統(tǒng)
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展開(kāi) 解析丨高爾夫GTE插電式混合系統(tǒng)
結(jié)構(gòu)
高爾夫 GTE 的動(dòng)力系統(tǒng)主要由一臺(tái) 1.4L TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)、混合動(dòng)力模塊、電子控制裝置、充電機(jī)、6 速雙離合變速器（Direct Shift Gearbox，DSG，又稱直接換檔變速器）和高壓蓄電池組成，如圖 3-58 所示。
1. 高壓蓄電池
高爾夫 GTE 的高壓蓄電池（圖 3-59）安裝在車輛底部、后軸前方。該蓄電池為三相電機(jī)、加熱器、空調(diào)壓縮機(jī)提供電能。其冷卻方式為液冷。
在高爾夫 GTE 的高壓蓄電池中，每 12 枚單格蓄電池槽（電芯）串聯(lián)成為一組蓄電池模塊，一共又有 8 組蓄電池模塊串聯(lián)成為一個(gè)蓄電池包。整體蓄電池的額定電壓為 352V 左右，存儲(chǔ)電量為 8.8kW·h。高爾夫 GTE 高壓蓄電池的組成如圖 3-60 所示，蓄電池模塊的組成如圖 3-61 所示。
2.
展開(kāi) 解析丨高爾夫GTE插電式混合系統(tǒng)
結(jié)構(gòu)
高爾夫 GTE 的動(dòng)力系統(tǒng)主要由一臺(tái) 1.4L TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)、混合動(dòng)力模塊、電子控制裝置、充電機(jī)、6 速雙離合變速器（Direct Shift Gearbox，DSG，又稱直接換檔變速器）和高壓蓄電池組成，如圖 3-58 所示。
1. 高壓蓄電池
高爾夫 GTE 的高壓蓄電池（圖 3-59）安裝在車輛底部、后軸前方。該蓄電池為三相電機(jī)、加熱器、空調(diào)壓縮機(jī)提供電能。其冷卻方式為液冷。
在高爾夫 GTE 的高壓蓄電池中，每 12 枚單格蓄電池槽（電芯）串聯(lián)成為一組蓄電池模塊，一共又有 8 組蓄電池模塊串聯(lián)成為一個(gè)蓄電池包。整體蓄電池的額定電壓為 352V 左右，存儲(chǔ)電量為 8.8kW·h。高爾夫 GTE 高壓蓄電池的組成如圖 3-60 所示，蓄電池模塊的組成如圖 3-61 所示。
2.
展開(kāi) 戶用儲(chǔ)能逆變器深度解讀
首航新能儲(chǔ)能電池營(yíng)收占比快速提升
資料來(lái)源：EIA，海通證券研究所
艾羅2021年儲(chǔ)能電池營(yíng)收占比達(dá)46%
資料來(lái)源：固德威光伏社區(qū)，海通證券研究所
直流耦合系統(tǒng)中，高壓電池系統(tǒng)效率更高，但在高壓電池短缺情況下成本更高。與48V 電池系統(tǒng)相比，高壓電池的工作電壓范圍為 200-500V DC，有更低的電纜損耗和更高的效率，因?yàn)樘?yáng)能電池板通常在 300-600V 下運(yùn)行，與電池電壓相似，可以使用損耗非常低的高效 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。高壓電池系統(tǒng)比低壓系統(tǒng)電池價(jià)格更高，而逆變器價(jià)格更低。目前高壓電池需求旺盛，供給不足，因此高壓電池難以購(gòu)買，在高壓電池短缺情況下，使用低壓電池系統(tǒng)成本更低。
展開(kāi) 解析丨高爾夫GTE插電式混合系統(tǒng)
結(jié)構(gòu)
高爾夫 GTE 的動(dòng)力系統(tǒng)主要由一臺(tái) 1.4L TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)、混合動(dòng)力模塊、電子控制裝置、充電機(jī)、6 速雙離合變速器（Direct Shift Gearbox，DSG，又稱直接換檔變速器）和高壓蓄電池組成，如圖 3-58 所示。
1. 高壓蓄電池
高爾夫 GTE 的高壓蓄電池（圖 3-59）安裝在車輛底部、后軸前方。該蓄電池為三相電機(jī)、加熱器、空調(diào)壓縮機(jī)提供電能。其冷卻方式為液冷。
在高爾夫 GTE 的高壓蓄電池中，每 12 枚單格蓄電池槽（電芯）串聯(lián)成為一組蓄電池模塊，一共又有 8 組蓄電池模塊串聯(lián)成為一個(gè)蓄電池包。整體蓄電池的額定電壓為 352V 左右，存儲(chǔ)電量為 8.8kW·h。高爾夫 GTE 高壓蓄電池的組成如圖 3-60 所示，蓄電池模塊的組成如圖 3-61 所示。
2.
展開(kāi) 新能源汽車高壓線束的設(shè)計(jì)概述
整車高壓線束主要的設(shè)計(jì)方案涉及到線束走向設(shè)計(jì)、線徑設(shè)計(jì)、高壓連接器選型、充電口的類型和應(yīng)用、屏蔽設(shè)計(jì)、高壓線束固定卡扣選型、高壓線槽設(shè)計(jì)、高壓互鎖HVIL（High VoltageInterlock Loop）設(shè)計(jì)、GROMMET設(shè)計(jì)等。
一、高壓線束走向布置及劃分類型
圖1 混合動(dòng)力高壓部件布局圖
圖1為混合動(dòng)力高壓部件布局圖。高壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面，考慮到電磁干擾的因素，整個(gè)高壓系統(tǒng)均由屏蔽層全部包覆。
目前國(guó)內(nèi)車型全部采用屏蔽高壓線，曰系車也有應(yīng)用屏蔽網(wǎng)包覆在高壓線外側(cè)，插件處處理實(shí)現(xiàn)屏蔽連接。同時(shí)由于高壓已經(jīng)超出人體安全電壓，車身不可像低壓系統(tǒng)一樣作為整車搭鐵點(diǎn)，因此在高壓線束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，直流高壓電回路必須嚴(yán)格執(zhí)行雙軌制。
根據(jù)高壓線束的特性，我們一般以高壓電器為中心對(duì)高壓線束進(jìn)行劃分，可分為電機(jī)高壓線、電池高壓線、充電高壓線等。
電機(jī)高壓線一般是連接控制器和電機(jī)的高壓線；電池高壓線一般是連接控制器和電池的高壓線；充電高壓線一般是連接充電機(jī)和電池的高壓線。
二、高壓線束特性
高壓線束耐壓與耐溫等級(jí)的性能遠(yuǎn)高于低壓線束等級(jí)，國(guó)內(nèi)主機(jī)廠通常采用屏蔽高壓線，近年來(lái)日本主機(jī)廠主要采用非屏蔽高壓線外包裹屏蔽網(wǎng)工序。屏蔽高壓線可減少EMI（電磁干擾Electron Magnetic Interference）、RFI（射頻干擾Radio Frequency Interference）,對(duì)整車系統(tǒng)的影響。
整條高壓線束回路均實(shí)現(xiàn)屏蔽連接，電機(jī)、控制器及電池等接口高壓線束屏蔽層，通過(guò)插件等壓接結(jié)構(gòu)連接到電池電機(jī)控制器殼體，再與車身搭鐵連接。高壓線的屏蔽對(duì)于電纜傳導(dǎo)數(shù)據(jù)不是必須的，但是可減少或避免高壓線的輻射。
展開(kāi) 
干貨附下載丨凱美瑞、雅閣及君威混合動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)分析
圖14 雅閣車混合動(dòng)力系統(tǒng)傳動(dòng)原理示意圖
(1)純電機(jī)驅(qū)動(dòng)(EV模式)
2016款雅閣混合動(dòng)力轎車在高壓鋰電池電量正常時(shí)，起步及初期前進(jìn)行駛或者倒車行駛時(shí)，均采用純電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，該模式行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)為唯一的動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)、發(fā)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)(2106款銳·混合動(dòng)力雅閣轎車在冷車啟動(dòng)的時(shí)候，會(huì)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以便發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液及三元催化器迅速達(dá)到正常的工作溫度)。動(dòng)力傳遞路線為：驅(qū)動(dòng)電機(jī)→驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸→驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸常嚙合齒輪→副軸常嚙合齒輪→主減速器驅(qū)動(dòng)齒輪→主減速器從動(dòng)齒輪→差速器→半軸→前輪(驅(qū)動(dòng)輪)。
(2)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)(HV模式)
2016款雅閣混合動(dòng)力轎車純電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，若高壓鋰電池組的電池低于閾值就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。車輛行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，是由發(fā)電機(jī)倒拖(發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)使用)實(shí)現(xiàn)的。
發(fā)動(dòng)機(jī)著火后，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)發(fā)電并向驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供電能。如果來(lái)自發(fā)電機(jī)的供電不足，高壓鋰電池將提供補(bǔ)充電能。此外，如果發(fā)電機(jī)發(fā)電量充足，發(fā)電機(jī)將多余電能為高壓蓄電池充電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)得到持續(xù)供電并驅(qū)動(dòng)車輛行駛。此時(shí)，為典型的串聯(lián)式(增程式)混合動(dòng)力布置方式。
發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)力傳遞路線為：發(fā)動(dòng)機(jī)→飛輪及扭轉(zhuǎn)減振器→輸入軸→輸入軸常嚙合齒輪→發(fā)電機(jī)軸常嚙合齒輪→發(fā)電機(jī)軸→發(fā)電機(jī)。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的動(dòng)力傳遞路線為：驅(qū)動(dòng)電機(jī)→驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸→驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸常嚙合齒輪→副軸常嚙合齒輪→主減速器驅(qū)動(dòng)齒輪→主減速器從動(dòng)齒輪→差速器→半軸→前輪。
(3)純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)
2016款雅閣混合動(dòng)力轎車在高速公路巡航行駛(低負(fù)荷、高速)時(shí)，采用純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)電機(jī)均不工作。
展開(kāi) 電池包高壓安全參考方法
電池包高壓安全參考方法
新能源汽車高壓線束安全設(shè)計(jì)
好的整車和高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局合理性極大的影響了高壓系統(tǒng)的安全可靠性。
如果整車高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局不合理或者車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，在車輛長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中可能導(dǎo)致車身結(jié)構(gòu)扭曲變形，高壓零部件固定安裝點(diǎn)受力移位，進(jìn)而導(dǎo)致高壓零部件密封安全性降低，在下雨或者車輛涉水時(shí)進(jìn)水引發(fā)高壓回路短路、發(fā)熱起火等安全風(fēng)險(xiǎn)。
來(lái)看ES8的現(xiàn)場(chǎng)拆解圖：主要看
高壓電池包
的高壓對(duì)接口、高壓功率分配單元和其他高壓零部件，這幾個(gè)關(guān)鍵部位并沒(méi)有任何進(jìn)水、腐蝕或者摩擦變形的跡象。
（高壓電池包接插件口無(wú)異常刮蹭、變形情況）
（高壓功率分配單元內(nèi)部干凈整潔，無(wú)水跡/
霉變現(xiàn)象）
蔚來(lái)ES8的結(jié)構(gòu)可靠性主要來(lái)自
完全正向開(kāi)發(fā)
的先天優(yōu)勢(shì)。正向開(kāi)發(fā)的好處在于不受限整車固有結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)先保護(hù)重要零部件
（比如三電系統(tǒng)）。
從蔚來(lái)ES8的整車結(jié)構(gòu)布局圖中可以發(fā)現(xiàn)，高壓電池和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
均布置在碰撞和擠壓安全核心區(qū)域
，受力防撞結(jié)構(gòu)相對(duì)規(guī)整，受力傳遞路徑可靠。
2.
設(shè)計(jì)冗余
人生很多時(shí)候都在追求對(duì)的時(shí)間遇上對(duì)的人，追求這種“剛剛好”的狀態(tài)，但是做產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)是不能僅滿足于“剛剛好”，特別是電動(dòng)汽車的高壓系統(tǒng)耐久安全設(shè)計(jì)。
電動(dòng)汽車相較于傳統(tǒng)然于汽車，擁有
復(fù)雜的
高壓零部件
、高壓線束、高壓接插件等大功率高壓用電器。這些大功率高壓用電器在使用過(guò)程中由于長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)幾十甚至幾百安培的大電流.
展開(kāi) 關(guān)于新能源汽車高壓線束的設(shè)計(jì)
高壓線束在新能源汽車中屬于高安全件，所以高壓線束的設(shè)計(jì)及布置至關(guān)重要。
整車高壓線束主要的設(shè)計(jì)方案涉及到線束走向設(shè)計(jì)、線徑設(shè)計(jì)、高壓連接器選型、充電口的類型和應(yīng)用、屏蔽設(shè)計(jì)、高壓線束固定卡扣選型、高壓線槽設(shè)計(jì)、高壓互鎖HVIL（High VoltageInterlock Loop）設(shè)計(jì)、GROMMET設(shè)計(jì)等。
一、高壓線束走向布置及劃分類型
圖1 混合動(dòng)力高壓部件布局圖
圖1為混合動(dòng)力高壓部件布局圖。高壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面，考慮到電磁干擾的因素，整個(gè)高壓系統(tǒng)均由屏蔽層全部包覆。
目前國(guó)內(nèi)車型全部采用屏蔽高壓線，曰系車也有應(yīng)用屏蔽網(wǎng)包覆在高壓線外側(cè)，插件處處理實(shí)現(xiàn)屏蔽連接。同時(shí)由于高壓已經(jīng)超出人體安全電壓，車身不可像低壓系統(tǒng)一樣作為整車搭鐵點(diǎn)，因此在高壓線束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，直流高壓電回路必須嚴(yán)格執(zhí)行雙軌制。
根據(jù)高壓線束的特性，我們一般以高壓電器為中心對(duì)高壓線束進(jìn)行劃分，可分為電機(jī)高壓線、電池高壓線、充電高壓線等。
電機(jī)高壓線一般是連接控制器和電機(jī)的高壓線；電池高壓線一般是連接控制器和電池的高壓線；充電高壓線一般是連接充電機(jī)和電池的高壓線。
二、高壓線束特性
高壓線束耐壓與耐溫等級(jí)的性能遠(yuǎn)高于低壓線束等級(jí)，國(guó)內(nèi)主機(jī)廠通常采用屏蔽高壓線，近年來(lái)日本主機(jī)廠主要采用非屏蔽高壓線外包裹屏蔽網(wǎng)工序。屏蔽高壓線可減少EMI（電磁干擾Electron Magnetic Interference）、RFI（射頻干擾Radio Frequency Interference）,對(duì)整車系統(tǒng)的影響。
整條高壓線束回路均實(shí)現(xiàn)屏蔽連接，電機(jī)、控制器及電池等接口高壓線束屏蔽層，通過(guò)插件等壓接結(jié)構(gòu)連接到電池電機(jī)控制器殼體，再與車身搭鐵連接。
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