電動汽車高壓電氣.ppt

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,電動汽車高壓電氣安全交流,電動汽車高壓電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu),動力電池組輸出的高壓直流電通過電機控制器逆變驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，同時通過直流電壓轉(zhuǎn)換器或逆變器向空調(diào)壓縮機、PTC、或外輸出口等提供電能，這構(gòu)成了整車的高壓電氣系統(tǒng)。主要分：①動力模塊：電機總成、電池包總成；②控制模塊：電機控制器、DC-DC、BMS等；③高壓輔助模塊：漏電保護器、PTC、壓縮機、直流快充、交流慢充電口、應(yīng)急開關(guān)等。,五征物流車整車參數(shù),,微卡車型,柴油,汽油,后單胎,后單胎,后雙胎,單排,排半,雙排,動力,后橋,車身,圖片,車型,平板車,廂式車,倉柵車,平板車,廂式車,倉柵車,平板車,廂式車,倉柵車,結(jié)合產(chǎn)品需求，選定單排廂式車型為基礎(chǔ)車型進行開發(fā)，載質(zhì)量為1500kg,,,電池成組電壓,,體積：740L成組方案：5P157S；標(biāo)稱電壓：3.65*157=574V；標(biāo)稱電量：69kwh；電池模組固定采用框架式結(jié)構(gòu)，分兩層布置；分箱布置,國內(nèi)主要商用車電壓水平,,,五征電動汽車高壓電路示意圖,高壓安全管理系統(tǒng)拓撲圖,,高壓供電系統(tǒng)方案微型電動物流車項目車型的高壓系統(tǒng)包含動力電池PACK、OBC、EAS、PTC、MCU（MCU與DCDC集成在一個高壓盒中）、高壓盒系統(tǒng)，高壓系統(tǒng)原理設(shè)計原則如下：1)具備預(yù)充電電路，降低系統(tǒng)的電流沖擊含有兩路預(yù)充電電路：一路在電池系統(tǒng)內(nèi)為整個高壓負責(zé)預(yù)充電；一路在車載充電機輸出端為車載充電機輸出端提供預(yù)充電；2)具備絕緣檢測模塊含一個絕緣檢測模塊，在電池系統(tǒng)內(nèi)，負責(zé)整個高壓系統(tǒng)直流側(cè)的絕緣狀態(tài)檢測；3)具備高壓系統(tǒng)下電后的主動高壓放電功能；4)具備快慢充電口高壓隔離功能，實現(xiàn)充電時充電口不帶電；,5)具備充電互鎖和機械檢修互鎖功能，互鎖信號可由硬件、軟件或綜合判斷實現(xiàn)，建議由硬件實現(xiàn)；（1）充電互鎖：通過交流充電口和快充充電口的硬件握手信號CC實現(xiàn)；（2）在FP階段，電池系統(tǒng)無高低壓互鎖，EP階段待定；（3）手動檢修互鎖由電池系統(tǒng)的檢修開關(guān)實現(xiàn)；6)高壓系統(tǒng)內(nèi)的每一路高壓回路需設(shè)置必要的過載／短路保護裝置，如熔斷器；7)高壓系統(tǒng)連接件具備防插錯措施；8)各系統(tǒng)控制繼電器的模塊根據(jù)繼電器的類型設(shè)置保護電路，避免出現(xiàn)繼電器斷開瞬間過壓或過流損壞部件。,電動汽車安全課題,電動汽車高壓電傷害分析,電動汽車高壓電安全隱患的主要部件是動力電池系統(tǒng)，包括單體電池、電池模塊、電池箱及管理系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、高壓動力線等。,電傷害主要有觸電和短路。,觸電的種類：接觸觸電指與充電接觸發(fā)生的觸電；電磁感應(yīng)觸電是指與交流高壓附近的金屬相接觸發(fā)生的觸電；靜電感應(yīng)觸電指在交流高電壓附近人體產(chǎn)生觸電，因放電時的沖擊發(fā)生的觸電；電弧觸電指人體因大電流在大氣中的放電被吹起而發(fā)生的觸電。,人體電阻=1000Ω（潤濕狀態(tài)的大致阻值）,電動汽車高壓電傷害分析,電脫離的極限電壓E=IR=0.071000=70V,高壓電系統(tǒng)安全性設(shè)計,,電壓平臺選擇目前ISO和國標(biāo)沒有對高壓平臺進行強制性規(guī)定，結(jié)合目前國內(nèi)電機電控平臺現(xiàn)狀，有一個推薦值。144V288V320V346V400V576V,目前汽車用單芯電線電壓等級60V600V兩種。,,,采用高壓設(shè)計，是為了減小電機、逆變器的成本與體積、并且利于控制總線的工作電流在一定范圍內(nèi)從而保護電源系統(tǒng)。根據(jù)標(biāo)準要求電機及控制器必須能在電源電壓為120%額定電壓下安全承受最大電流。另外電機在電源電壓降為75%額定電壓時，應(yīng)能在最大電流下運行。根據(jù)前述規(guī)格及采用的蓄電池類型，來確定電源系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓。根據(jù)國標(biāo)GB-T18488_1-2001《電動汽車用電機及其控制器技術(shù)條件》電源的電壓等級為：,,,綜合：整車安全防護級別，電線線束防護等級、電線線束線徑成本、IGBT高效工作區(qū)、整車功率需求、現(xiàn)有配套體系成熟產(chǎn)品。以上因素決定整車高壓電路電壓等級。,,整車電壓平臺越少越安全，減少故障率，防護成本低。五征物流微卡電壓平臺為：高壓574V低壓12V有些混合動力車型考慮輕量化會有雙向逆變。,高壓電系統(tǒng)安全性設(shè)計,目的在于防止漏電、過流、有毒及易燃的化學(xué)物質(zhì)泄漏等。,高壓電系統(tǒng)安全性設(shè)計,目的在于防止漏電、過流、有毒及易燃的化學(xué)物質(zhì)泄漏等。,成熟的電動汽車應(yīng)該實時檢測一下數(shù)據(jù)：①高壓電氣參數(shù)：高壓系統(tǒng)電壓、電流，高壓總線剩余電量；②高壓電路參數(shù)：動力電池絕緣電阻、高壓總線等效電容；③非電測量參數(shù)：環(huán)境溫度、濕度：④數(shù)字量測控參數(shù)：主要是開關(guān)量的輸入和輸出；⑤輔助電壓、繼電器鏈接狀況等,一般采樣頻率要控制在10-100MS，對重要的安全指標(biāo)采樣頻率應(yīng)控制在10MS。,三、高壓安全事項,各國的標(biāo)準對電動車輛的高壓電安全及控制制定了較為嚴格的標(biāo)準和要求并規(guī)定了高壓系統(tǒng)必須具備高壓自動切斷系統(tǒng)。其中涉及與電動車有關(guān)的電氣特性有：絕緣特性、漏電流、充電器的過流、爬電距離及電氣間隙等。高壓安全設(shè)計分主動安全設(shè)計與被動安全設(shè)計。,三、高壓安全設(shè)計事項,主動安全：采用物理的方法，對整車及動力系統(tǒng)相關(guān)部件絕緣。1、電池包二次絕緣；從設(shè)計上電池組與箱體絕緣、箱體再次與車體絕緣2、高壓電氣部件外殼接地；高壓電器外殼接地，確保人體可觸及的部位與人體是同一電位。3、絕緣電阻檢測；對高壓總線與高壓部件進行絕緣電阻檢測，當(dāng)?shù)陀诎踩拗茣r采取相關(guān)措施。100歐姆/v4、高壓電容上下電策略控制,三、高壓安全事項,主動安全：采用物理的方法，對整車及動力系統(tǒng)相關(guān)部件絕緣。5、溫度監(jiān)測和過熱保護主要針對電池、電機及控制器、電池箱上高壓連接件的溫度進行監(jiān)測，當(dāng)其溫度高于限值時，必須采取行之有效的過熱保護功能。6、高壓余電泄放保護；因高壓電路中存在大量的容性負載，高壓電切斷后，供電回路中仍余很高的電壓和電能。為避免可能帶來的危害，在高壓電源切斷后應(yīng)采用余電泄放的方法位。7、電壓檢測和保護；主要是總電壓和電池模塊電壓檢測。充電+放電,三、高壓安全事項,主動安全：采用物理的方法，對整車及動力系統(tǒng)相關(guān)部件絕緣。8、驅(qū)動電機驅(qū)動系統(tǒng)電動機應(yīng)有自己的短路或過流保護裝置，采用卸載裝置以避免過熱。9、低壓電源監(jiān)測；動力電池組通過DC-DC變換器將高壓直流電轉(zhuǎn)換為24V低壓直流電，為整車低壓電器和電機控制器提供電源，一旦發(fā)生故障會造成車輛停駛。因此，隨時監(jiān)測其工作狀態(tài)十分必要，并通過聲光報警，提醒駕駛員采取措施。10、高壓交直流防護的區(qū)別；,三、高壓安全事項,主動安全：采用物理的方法，對整車及動力系統(tǒng)相關(guān)部件絕緣。11、爬電距離設(shè)計國標(biāo)183841）兩個蓄電池連接端子間的爬電距離為d≥0.25U+5（d—被測試驗用動力蓄電池的爬電距離，mm；U—蓄電池兩個連接端子間的標(biāo)稱電壓，V）。2）帶電部件與電盤之間的爬電距離為d≥0.125U+5。12、電磁抗干擾設(shè)計；13、技術(shù)資料的完整性；指導(dǎo)裝配和使用,三、高壓安全事項,被動安全1、自動危險電壓斷開：在車輛發(fā)生碰撞事故、探測到強電線纜或是部件絕緣下降到低于安全限制時，自動將危險電壓隔離。自動危險電壓斷開裝置應(yīng)具備自恢復(fù)功能，在初始條件清除后恢復(fù)牽引電壓。2、手動危險電壓斷開：在車輛維修保養(yǎng)時可以通過斷路手柄或是高壓連接器實現(xiàn)斷開電源。3、系統(tǒng)互鎖動力電源斷開，高壓線路上電壓降至安全電壓。4、熔斷用合適的保險絲實現(xiàn)過電流中斷電路；,高壓控制策略,,高壓安全控制策略,高壓管理系統(tǒng)的功能是保證整車動力電能的傳輸，并隨時檢測整個高壓系統(tǒng)的絕緣故障、斷路故障、接地故障和高壓故障。高壓管理系統(tǒng)一般由車載低壓電源（12V）來供電（根據(jù)管理系統(tǒng)功能不同耗電量幾瓦到十瓦）。在泊車期間管理系統(tǒng)必須停止工作，否則容易造成車載低壓電源虧電。,高壓控制策略,1電機控制器的過載能力在額定輸出電流下連續(xù)工作，允許加非周期性過載，過載的倍數(shù)和持續(xù)時間在產(chǎn)品中規(guī)定。2電機控制器的保護功能電機控制器應(yīng)具有過電流、過電壓和欠電壓的保護功能。3饋電要求在電機因慣性旋轉(zhuǎn)或被拖動旋轉(zhuǎn)時，電機運行于發(fā)電機狀態(tài)。電機通過控制器應(yīng)能給125％額定電壓的電壓源充電。饋電電流的大小和饋電效率在產(chǎn)品指標(biāo)中規(guī)定。,高壓電氣部件生產(chǎn)中安全性,1電池組安裝,1）詳實的電池安裝操作、使用維護手冊等資料。2）安裝或檢驗人員不可配戴金屬飾品、使用的工具須進行絕緣防護，避免同時觸碰電芯正負極，引起短路。3）每塊電池、每個電池箱體都有編號，注意電池的正負，依據(jù)圖紙將電池裝入相應(yīng)的電池箱內(nèi)。在搬運、裝配過程中對電池應(yīng)當(dāng)輕拿輕放，嚴禁摔、碰等沖擊現(xiàn)象發(fā)生。4）電池箱的正負引線務(wù)必標(biāo)識清楚，妥善進行布線作業(yè)，做到高低壓隔離，做好高壓安全防護；電池連接操作過程中小心謹慎，避免出現(xiàn)整組或部分電池被反接，或整組或部分電池被短路現(xiàn)象。5）按照設(shè)計的電池連接方案，用導(dǎo)電條將各個電池（組）連接；安裝極柱螺栓使用平墊圈和彈簧墊圈，極柱螺栓務(wù)必擰緊。6）將電池箱裝入車上的電池艙內(nèi)，電池箱安裝牢固。當(dāng)電池組兩端電壓超過人體安全電壓36V時，禁止用身體直接接觸電池組正負端，以免觸電，發(fā)生意外。,高壓線連接,1、應(yīng)考慮線束的絕緣防護，線束走向,2、在電池箱總成之間連接線時，由具備電工資質(zhì)的人員操作。,（應(yīng)帶絕緣手套、穿絕緣鞋）,高壓線不能同低壓線捆綁在一起。高壓線接頭應(yīng)避開油管路接頭，防止高壓線短路；高壓線不得與安裝螺栓等干涉，并且應(yīng)避開熱源、尖銳物或旋轉(zhuǎn)件；,3、整車下線上電前使用絕緣檢測儀進行整車高壓絕緣檢測。,謝謝,