纯电动汽车高压配电盒PDU设计原理(原创)
纯电动汽车高压电气系统设计原理
纯电动汽车高压电气系统设计原理来源：线束工程师技术丨编辑 / 小连整理 / 小连本文介绍了纯电动汽车高压电气系统原理设计的各个方面和注意事项，文章对多个研发项目中纯电动汽车高压电系统出现的故障及存在的安全隐患进行分析，并提出一整套针对高压电系统安全防护、故障处理及碰撞安全的设计方案，对纯电动汽车高压系统安全设计具有一定的参考意义。
以下为正文。
一、纯电动汽车电气系统安全分析纯电动轿车电气系统主要包括低压电气系统、高压电气系统及CAN 通讯信息网络系统。
1.低压电气系统采用 12 V 供电系统，除了为灯光照明系统、娱乐系统及雨刷器等常规低压用电器供电外，还为整车控制器、电池管理系统、电机控制器、DC/DC 转换器及电动空调等高压附件设备控制回路供电；2.高压电气系统主要包括动力电池组、电驱动系统、DC/DC 电压转换器、电动空调、电暖风、车载充电系统、非车载充电系统及高压电安全管理系统等；3.CAN 总线网络系统用来实现整车控制器和电机控制器、以及电池管理系统、高压电安全管理系统、电动空调、车载充电机和非车载充电设备等控制单元之间的相互通信。
人体的安全电压及电流纯电动汽车电压和电流等级都比较高，动力电压一般都在300～400 V（直流），电流瞬间能够达到几百安。
人体能承受的安全电压值的大小取决于人体允许通过的电流和人体的电阻。
有关研究表明，人体电阻一般在 1 000～3 000 Ω。
人体皮肤电阻与皮肤状态有关，在干燥、洁净及无破损的情况下，可高达几十千欧，而潮湿的皮肤，特别是受到操作的情况下，其电阻可能降到1 000 Ω 以下。
由于我国安全电压多采用 36 V，大体相当于人体允许电流 30 mA、人体电阻 1 200Ω的情况。
所以要求人体可接触的电动汽车任意2 处带电部位的电压都要小于36 V。
根据国际电工标准的要求，人体没有任何感觉的电流安全阈值是 2 mA，这就要求人体直接接触电气系统任何一处的时候，流经人体的电流应该小于2 mA 才认为整车绝缘合格。
纯电动矿用卡车电气系统设计
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计纯电动矿用卡车电气系统设计贺志超诺浩科技沈阳有限公司 辽宁省沈阳市 110020摘 要： 本文主要介绍了纯电动矿用卡车电气系统的设计，车辆电气系统主要包括动力电池系统及管理系统、高压配电系统、仪表显示系统、主驱动和辅助驱动系统的设计及整车控制系统的设计，各控制系统之间通过CAN总线进行通讯，整车控制器VCU实时采集车辆各种数据信息，协调各系统控制，实现车辆高压上下电，驾驶员意图判断、动力输出控制、下坡定速巡航功能、辅助驱动系统控制、车辆热管理系统控制、车辆故障分级判断及处理等功能，保证车辆起步平稳、换挡平顺并兼顾车辆动力性能。
关键词：纯电动 矿用卡车 电气系统 控制策略 设计1 引言90吨矿用卡车是一种非公路型、短距离物料运输自卸车，适用露天矿山开采以及石料、冶金、水利、水泥、建筑等行业掘点和卸矿点间的物料运输。
其运行场景具有坡度大、运程短、载荷变化大、线路相对固定、工况复杂的典型特点。
针对这种特殊的工况，传统燃油车具有油耗高、维护成本高、寿命较短等缺陷[1]。
纯电动宽体自卸车使用动力电池、驱动电机代替了原有的柴油发动机和手动变速箱方案，车辆平路和下坡时，电机工作在回馈制动状态将制动能量转换为电能为动力电池充电，既能够减少机械刹车的使用，延长刹车系统的寿命提升车辆安全性，又能增加车辆的续航里程。
纯电动宽体自卸车主要部件基本免维护、防护等级高，特别适用于矿山工况恶劣的场合[2]。
2 电动矿用卡车高压系统结构电动矿卡主要使用电动部件代替了原有的发动机传动方案，电动矿卡高压部件主要包括动力电池、高压配电单元PDU、直流快充接口、多合一控制器、冷暖空调（电动压缩机和PTC加热器）、转向助力泵、气泵、电池加热和冷却装置，车辆高压系统结构如图１所示：图１ 高压系统架构动力电池1动力电池2直流快充接口高压配电单元转向控制打气泵多合一控制器电池加热冷暖空调整车低压电路驱动电机24V电池电池冷却V● 动力电池动力电池是电动矿卡中能源供给装置，需要给整车所有系统提供电能。
电动汽车高压配电系统的工作原理
电动汽车高压配电系统的工作原理
1电动汽车高压配电系统
电动汽车高压配电系统是提供电动汽车能量供给的重要组成部分，具有自动调节电源系统、减少电池维护频率、缩短电池充电、延长电池寿命他们的特pub。
高压配电系统是电动汽车驱动电源，用来替代发动机驱动汽车，减少汽车污染物排放，改变传统汽车驱动方式。
2工作原理
电动汽车高压配电系统的工作原理是将电池低压的电能通过变压器变为高压，在高压系统中完成电源供应。
首先，发动机将汽车发动机的动能转变为电源，再将其经过变换变压器变换为高压输出，最后由电路控制系统将其输出到电动汽车电磁系统上，从而完成电动汽车的驱动。
其次，高压配电系统还具备自动调节电源系统的功能，它可以根据汽车行使条件和电池电压变化，针对系统总电流进行调节，以保持电动汽车的发动机的运行平稳性。
并且它可以很好的减少电池的维护频率，通过实时监控电池的充电情况，实现缩短电池充电、延长电池寿命，减少电动汽车运行过程中的维护损耗。
最后，高压配电系统还可以调节加速度、节省能量、降低汽车噪声、缩短行驶时间并减少汽车行驶过程中对道路产生的不良影响，从而实现零排放、零污染的电动汽车行驶。
3总结
综上，电动汽车高压配电系统的主要功能是将低压的电力变换为高压的电力，完成电源的配电，以实现汽车的电动化，并自动调节电源系统，减少电池的维护频率，缩短充电、延长电池的寿命，并实现节能减排，改善汽车行驶的安全性和舒适性，从而节约资源、环保绿色出行。
纯电动汽车构造原理与检测项目4高压控制盒
任务4.1 高压电气部件
1.高压控制盒 (４)高压附件插件、 动力电池插件和电机控制器插件外部接口如图所示。
任务4.1 高压电气部件
1.高压控制盒 (５)高压控制盒的内部结构如图所示。
任务4.1 高压电气部件
1.高压控制盒 (６)四个熔断器分别控制PTC、 空调压缩机、DC/DC、 车载充电机， 如图所示。
任务4.1 高压电气部件
高压控制盒的作用： 1、采用铸铝外壳和接插件 2、具有电流、电压采集功能； 3、对高压连接状态、绝缘状态进行实时监控； 4、对高压安全进行管理，有过流、过压、过温保护功能； 5、对高压配电进行管理，实现对各路输出分别控制； 6、车辆发生碰撞和翻车时，有切断高压功能； 7、具备CAN通讯功能，实时交换数据。
任务4.2 高压互锁
2、HVIL连接器的工作原理 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 电件和监测器及监测线路共同组成。 高压互锁连接器，一般实现方式是，对插的一对公头、母头上，分别 固定着一对高压接插件和一对低压接插件。高压断开状态，低压回路 被切断；高压连接状态，低压回路的断点被短接，形成完整回路。
任务4.2 高压互锁
2.高压互锁的定义
任务4.2 高压互锁
2.高压互锁原理 高压互锁设计有两个方面的因素需要考虑 1、低压系统怎样全面检测到整个高压系统每个连接位置的连接状态； 2、怎样实现低压检测回路的信息传递动作必须领先于高压回路断开的动作。 高压互锁监测器分为两种，一种是监测高压回路是否完整连接，另一种是监测高 压电气外壳是否就位。两种监测器分别用在不同的高压互锁系统中，不能混用。
任务4.1 高压电气部件
熔断器（fuse）是指当电流超过规定 值时，以本身产生的热量使熔体熔断， 断开电路的一种电器。熔断器是根据 电流超过规定值一段时间后，以其自 身产生的热量使熔体熔化，从而使电 路断开；运用这种原理制成的一种电 流保护器。
新能源高压配电盒原理
新能源高压配电盒原理
随着新能源汽车的普及，新能源高压配电盒也成为了汽车电气系统中不可或缺的一部分。
那么，新能源高压配电盒是什么？它的原理是什么？
新能源高压配电盒是一种用于新能源汽车的高压电气系统的配电盒，主要用于控制和分配高压电能。
它通常由高压电缆、高压保险丝、高压继电器、高压开关、高压电源等组成。
其主要原理是将电池组输出的高压直流电能通过高压电缆输送到各个电动机、电控器等设备，同时通过高压保险丝、高压继电器、高压开关等控制电路，实现对高压电能的控制和分配。
在新能源汽车中，高压电气系统的电压通常在200V以上，因此高压配电盒的设计和制造需要考虑到高压电能的安全性和稳定性。
为了确保高压电能的安全性，高压配电盒通常采用双重绝缘和防水防尘设计，同时还配备了高压保险丝和高压继电器等安全保护装置。
为了确保高压电能的稳定性，高压配电盒还需要具备高效的散热系统和电源管理系统，以保证高压电能的稳定输出。
新能源高压配电盒是新能源汽车电气系统中不可或缺的一部分，其主要原理是通过高压电缆输送高压直流电能，并通过高压保险丝、高压继电器、高压开关等控制电路，实现对高压电能的控制和分配。
在设计和制造过程中，需要考虑到高压电能的安全性和稳定性，以
确保新能源汽车的安全和可靠性。
新能源汽车高压系统的设计原理及优化方法
高压设备操作规范
设备操作前检查
在操作高压设备前，应 对设备进行全面检查， 确保设备状态良好，无 异常现象。
操作规范执行
严格按照高压设备操作 规范进行操作，避免因 误操作引发的高压电击 事故。
设备定期维护
定期对高压设备进行维 护保养，确保设备性能 稳定可靠，降低故障率 。
应急处理预案制定与执行
01
高压配电盒
分配电能，为各高 压负载提供电源。
高压系统发展趋势
高电压化
随着电池技术的不断进步，高压 系统的电压等级将不断提高，以 提高能量传输效率和续航里程。
集成化
高压系统将向集成化方向发展， 减少部件数量和连接点，提高系 统可靠性和安全性。
智能化
引入先进的传感器和算法，实现 高压系统的实时监测和智能控制 ，提高能源利用效率和安全性。
能量管理策略
电池管理系统（BMS）
01
通过BMS对电池组进行实时监测和控制，实现电池能量的高效
利用和安全管理。
整车控制器（VCU）
02
VCU作为整车能量管理的核心，根据车辆行驶状态和驾驶员需
求，合理分配能量，优化动力性能和续航里程。
能量回收系统
03
利用制动能量回收等技术，将车辆减速或制动时产生的能量转
02
高压系统设计原理
电气安全设计
高压系统隔离
采用绝缘材料、气隙和密封技术等手段，确保高压系统与车辆其 他部分的有效隔离，防止电流泄露和电击风险。
高压互锁回路
通过高压互锁回路的设计，确保在高压系统出现异常或故障时，能 够及时切断电源，保障人员和设备安全。
接地与漏电保护
建立可靠的接地系统，实时监测漏电流，确保在发生漏电时能够及 时报警并切断电源。
新能源汽车pdu工作原理
新能源汽车pdu工作原理宝子们！今天咱们来唠唠新能源汽车里超重要的一个部件——PDU，也就是电源分配单元。
这玩意儿就像是新能源汽车的“电力管家”，可神奇啦！咱先来说说PDU在汽车里的位置吧。
它就静静地待在汽车的某个角落里，虽然不怎么起眼，但干的活儿可不少。
你想啊，新能源汽车里那么多用电的设备，就像一群嗷嗷待哺的小娃娃，都等着电来让自己工作呢。
PDU就负责把电池来的电合理地分配给各个设备。
那它是怎么知道该把电分给谁，分多少呢？这就涉及到它的内部结构和工作原理啦。
PDU里面有好多电路和元件，就像是一个超级复杂的电路迷宫。
当电池的电进来的时候，它就像一个聪明的分拣员。
比如说，汽车的大灯需要电才能亮起来照亮咱们前行的路，PDU就会准确地把合适的电量输送到大灯的电路里。
要是空调要制冷或者制热，PDU也能根据空调的需求把电送过去。
PDU还有一个很厉害的功能，就是对电进行处理。
电池输出的电有时候可能不太稳定，就像水流有时候会忽大忽小一样。
PDU就像一个电力的“稳压器”，把不稳定的电变得稳定又安全。
它能把过高的电压降下来，防止过高的电压把汽车里那些娇弱的电子设备给烧坏了。
这就好比是给每个用电设备都穿上了一层保护衣，让它们能安心地用电。
再说说它和电池管理系统的关系吧。
电池管理系统就像是PDU的好伙伴，它们俩经常互相交流。
电池管理系统会告诉PDU电池的状态，比如电池还有多少电，电池是不是健康之类的。
PDU呢，就根据这些信息来调整自己的电力分配策略。
如果电池快没电了，PDU可能就会优先保证那些对行车安全至关重要的设备有电，像刹车系统之类的，可不能让它们在关键时刻掉链子呀。
而且呀，PDU还得考虑到各种不同的驾驶情况。
当你在马路上风驰电掣地超车，汽车的动力系统突然需要更多的电来提供强大的动力，PDU就得迅速做出反应，把更多的电分配到动力系统那里。
而当你在停车场慢悠悠地倒车的时候，用电需求小了，它又能合理地减少电量的分配。
新能源汽车高压配电箱(PDU)实验标准
络等破坏性放电现象。
气 绝缘耐压 GB5226.1
1
安 全
测
试
性能
-2008
在电池管理系统的通信线路和供电电源线之 间施加频率为 50~60Hz 的 正弦波形交流电压，试验电压为 500V，历 时1min。
样品经受50Hz电压500V的正弦 交流电1min，不出现击穿或闪 络等破坏性放电现象。
耐电源极 反接性能
部还采用其他防护外壳的，应对高压箱和其 防护外壳一同进行试验。IPX7 测试按GB 4208-2008中14规定的方法进行高压箱的防 水试验，高压箱外部还采用其他防护外壳
样品防尘试验后箱内不能发现 有粉尘；样品防水试验后箱内 不能发现 有水迹。
的，应对高压箱和其防护外壳一同进行试验
。
将高压箱以实车安装状态或其等同条件固定
样品能经受10Hz到500Hz的扫 频振动试验，在试验后能正常 工作，且满足参数测量精度的 要求。
机
械
3
强 度
— 扫 频 速 率 ：1oct/min；——试验结 束后，使高压箱处于工作状态，测试高压箱 各项性能，并与检测设备检测的对应数据行 比较。
测
试
样品能经受翻滚试验，在试验
翻滚试验 UL2580 翻滚试验后测试高压箱是否能正常使用。 后能正常工作，且满足参数测
量精度的要求。
跌落测试
受试样品按照SAEJ2929-2011中的 4.3 进行
SAEJ2929 -2011
测试；高压箱以实际维修或者安装过程中最 可能跌落的方向, 若无法确定最可能跌落的 方向，则沿垂直于水平地面的方向，从1m的 高度处自由跌落到铁板上，测试高压箱还能
样品能经受跌落试验，在试验 后能正常工作，且满足参数测 量精度的要求。
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解决整车集成的技术难题，先进的智能诊断和电能管理增进电气系统安全性能，增进高压配电系统可靠性。
i-PDU智能高压配电盒
ii-灵活配置，可满足不同客户不同车型需求
iii-缩短开发验证周期
【原创载预充电回路设计，以保护电容元件。
电气元件与金属箱体之间增加一绝缘板，材料为环氧树脂。所有电气器件都布置和固定在绝缘板上，实现了高压器件与金属壳体之间的有效绝缘。
正负接线端分开布置，尽量减少可能出现的短路隐患。在保证通流能力的前提下，主正、主负端采用紫铜铜排进行电气连接。