纯电动汽车高压原理设计详解 共18页
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。
电动汽车高压电气课件

高压电气系统概述
高压电气系统是电动汽车的重要 组成部分,负责提供动力和能源
。
高压电气系统包括电池组、电机 控制器、电机、车载充电机等关
键部件。
高压电气系统的设计、制造和安 装需要遵循相关标准和规范,以
确保安全可靠。
高压电气系统的组成
电池组
是高压电气系统的核心 部分,负责储存电能并
输出直流电。
电机控制器
新型高压电气系统的应用
随着研究的深入,新型高压电气系统将逐渐应用于实际生产中。这将有助于提高电动汽车的安全性和可靠性,同 时降低生产成本。
高压电气系统与其他系统的集成与优化
高压电气系统与动力系统的集成
为了提高电动汽车的性能,需要将高压电气系统与动力系统进行集成。这将有助于实现能源的更高效 利用,提高电动汽车的续航里程。
在制动或滑行状态下,将 车辆的动能转化为电能并 回收到电池中,提高能源 利用效率。
故障诊断与保护
对电机进行实时监测和故 障诊断,确保电机安全可 靠运行,并在必要时采取 保护措施。
充电机与充电接口
Байду номын сангаас
充电机
提供直流或交流充电功能,根据电池管理系统需求调整充电 电流和电压。
充电接口
连接充电机和车辆的高压电气接口,需满足安全、可靠、便 捷的要求。
高压电气系统与控制系统的优化
为了实现更好的控制效果,需要将高压电气系统与控制系统进行优化。这将有助于提高电动汽车的安 全性和稳定性。
高压电气系统的发展趋势与挑战
高压电气系统的发展趋势
随着技术的不断进步,高压电气系统将 朝着更高效、更安全、更智能的方向发 展。这将有助于提高电动汽车的性能和 用户体验。
是高压电气系统的控制 中心,负责调节电机的 工作状态和能量回收。
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。
纯电动汽车的结构与工作原理PPT(共 48张)

• 纯电动汽车的能量管理主要是指电池管理系统,它的主要功用是对电
动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充放电、巡检、温度监测等。
• 充电控制器是把交流电转化为相应电压的直流电,并按要求控制其电
流。
二、纯电动汽车的结构原理
3.辅助模块
• 辅助装置
主要有照明、各种声光信号装置、车载音箱设备、空调、刮水器、风 窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调节器、电 动座椅调节器、车身安全防护装置控制器等。它们主要是为提高汽车 的操控性、舒适性、安全性而设置的,根据需要进行选用。
二、纯电动汽车的结构原理
3.辅助模块
• 动力转向系统
为实现汽车的转弯而设置的,它由转向盘、转向器、转向机构和转向 轮等组成。作用在转向盘上的控制力,通过转向器和转向机构使转向 轮偏转一定的角度,实现汽车的转向。
二、纯电动汽车的结构原理
• 驾驶室显示操纵台
类同于传统汽车驾驶室的仪表盘,不过其功能根据电动汽车驱动的控 制特点有所增减,其信息指示更多地选用数字或液晶屏幕显示。
系统结构图解
ABS VM S
CL M
ICU
右前轮
EC U
MCU
逆变器 电机管理系统
内 燃 电机机
油箱
DCDC 发高转电低换机压器
CAN 右后轮
BMS 电池本体 电池系统
CAN 高压连接 机械连接
车载 12V固定速变比速减箱速器 用电器 蓄电池
左前轮
常规汽油车 纯电动车
左后轮
右前轮 CAN
系统结构图解
• 中央控制单元根据加速踏板和制动踏板的输入信号,向驱动控制器发
电动汽车高压电气演示课件

备注
电池成组电压
国内主要商用车电压水平
体积:740L 成组方案:5P157S; 标称电压:3.65*157=574V; 标称电量:69kwh; 电池模组固定采用框架式结构,分两层布置; 分箱布置
5
精
6
精五征电动汽车高压电路示意图
高压安全管理系统拓扑图
7
精
高压供电系统方案
15
精
整车电压平台越少越安全,减少故障率,防护成本 低。
五征物流微卡电压平台为: 高压574V 低压12V 有些混合动力车型考虑轻量化会有双向逆变。
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精
高压电系统安全性设计
目的在于防止漏电、 过流、 有毒及易燃的化学 物质泄漏等。
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精
高压电系统安全性设计
目的在于防止漏电、 过流、 有毒及易燃的化学 物质泄漏等。
人体电阻 =1000Ω (润湿状态的大致阻值)
11
精
电动汽车高压电伤害分析
电脱离的极限电压 E=I×R=0.07×1000=70V
12
精
高压电系统安全性设计
电压平台选择
目前ISO和国标没有对高压平台进行强制性规定, 结合目前国内电机电控平台现状,有一个推荐 值。 144V 288V 320V 346V 400V 576V
车身
系统 动力总成 动力附件 电机 主减速器 动力电池
高压控制系统 充电口 悬架 转向 制动 行驶
组合仪表 变速换档
白车身 货箱 外饰
内饰
4
精
开发方案 取消发动机、变速箱、离合器 增加额定功率55KW 峰值110KW永磁同步水冷电机 取消进排气系统、供油系统
额定功率55KW 峰值110KW永磁同步水冷电机
纯电动汽车高压互锁的工作原理

纯电动汽车高压互锁的工作原理
纯电动汽车高压互锁是一种安全措施,用于确保在电动汽车高压电池系统充电或维修时,电池系统没有电流流动,以防止电击和其他潜在的危险。
工作原理如下:
1. 高压互锁装置通常包括一个电气互锁开关和一个机械互锁开关。
2. 当车辆处于工作状态时,电气互锁开关通常关闭,允许高压电流在电池系统中流动。
3. 当车辆需要进行充电或维修时,操作员必须首先关闭电气互锁开关,切断高压电流的流动。
4. 机械互锁开关会在电气互锁开关关闭后自动锁定,确保无法再次启动高压电流的流动。
5. 在电气互锁开关关闭和机械互锁开关锁定之后,操作员可以安全地进行充电或维修,并避免电击风险。
6. 在工作完成后,操作员必须解锁机械互锁开关,并打开电气互锁开关,才能恢复高压电流的流动。
纯电动汽车高压互锁的工作原理主要是通过电气和机械互锁的方式,确保在必要时切断高压电源,以保护操作员的安全。
这种安全装置是纯电动汽车中重要的安全措施之一。
电动汽车高压电气PPT课件

五征电动汽车高压电路示意图
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高压安全管理系统拓扑图
第6页/共30页
• 高压供电系统方案
• • 微型电动物流车项目车型的高压系统包含动力电池 PACK、OBC、EAS、PTC、MCU(MCU与
DCDC 集成在一个高压盒中)、高压盒系统,高压系统原理设计原则如下:
• 1) 具备预充电电路,降低系统的电流冲击 含有两路预充电电路: 一路在电池系统内为整个高压负 责预充电; 一路在车载充电机输出端为车载充电机输出端提供预充电;
车身
系统 动力总成 动力附件 电机 主减速器 动力电池
高压控制系统 充电口 悬架 转向 制动 行驶 组合仪表 变速换档 白车身 货箱 外饰
内饰
开发方案
备注
取消发动机、变速箱、离合器 增加额定功率55KW 峰值110KW永磁同步水冷电机 取消进排气系统、供油系统
额定功率55KW 峰值110KW永磁同步水冷电机
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高压线连接
• 1、 应考虑线束的绝缘防护, 线束走向
高压线不能同低压线捆绑在一起。 高压线接头应避开油管路接头, 防止高压线短路; 高压线不得与安装螺栓等干涉, 并且应避开热 源、 尖锐物或旋转件;
2、 在电池箱总成之间连接线时,由具备电工资质 的人员操作。
(应带绝缘手套、 穿绝缘鞋)
电动汽车高压电气系统结构
• 动力电池组输出的高压直流电通过电机控制器逆变 • 驱动电机转动,同时通过直流电压转换器或逆变器 • 向空调压缩机、PTC、或外输出口等提供电能,这构成了整车的高压电气系统。 • 主要分: • ① 动力模块: 电机总成、 电池包总成; • ② 控制模块:电机控制器、DC-DC 、BMS 等; • ③ 高压辅助模块:漏电保护器、PTC、压缩机 、直流快充、交流慢充电口、应
新能源汽车高压系统的供电方式及充电技术

06
CATALOGUE
高压系统故障诊断与排除方法
常见故障类型及原因分析
01
02
03
04
绝缘故障
由于高压部件绝缘性能下降或 损坏导致,可能引发漏电或短
路。
通信故障
CAN总线或高压控制信号异 常,导致车辆无法上电或行驶
。
高压互锁故障
高压互锁回路断路或接触不良 ,导致高压系统无法正常工作
。
接触器故障
接触器触点烧蚀、粘连或控制 信号异常,导致高压系统无法
DC/DC变换器作用及选型依据
DC/DC变换器作用
DC/DC变换器是新能源汽车高压系统中 的重要部件,主要作用是将高压电池组 的直流电压转换为低压直流电压,以供 车辆低压电器设备使用。同时,DC/DC 变换器还具有稳压、滤波、保护等功能 。
VS
选型依据
在选择DC/DC变换器时,需要考虑输入 电压范围、输出电压和电流、转换效率、 功率密度、散热性能等参数。此外,还需 要根据车辆的具体需求和应用场景,选择 合适的拓扑结构、控制策略和保护功能。
02
CATALOGUE
供电方式分类及特点
直流供电方式
直流快充
采用大电流直接给电池充电,充电速 度快,但设备成本高,对电池寿命有 一定影响。
直流慢充
小电流恒压或恒流充电,对电池伤害 小,但充电时间长。
交流供电方式
交流慢充
通过车载充电机将交流电转换为直流电给电池充电,充电时间较长,但设备成 本低,对电池寿命影响小。
实施要求
接地保护装置应符合相关标准,定期检测接地电阻,确保接地良好。
防止误操作导致触电事故预防措施
高压互锁装置
在高压系统各部件之间设置高压互锁装置, 确保在维修或紧急情况下能够切断高压电源 ,防止误操作导致触电事故。
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目录
电动汽车概述 纯电动汽车高压原理设计 纯电动汽车高压器件选型 高压原理设计中的改进和创新
电动汽车概述1.1 电源自汽车定义及组成电动汽车(EV,electric vehicle)是指以车载电源为动力,由电 动机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。
3.4 放电电阻和时间的确定
Vc=36V(安全电压),E为动力电池两 端电压,C为高压回路总电容值,t为放 电时间,R为放电电阻。 由此计算出放电电阻R和放电时间t。
高压原理设计中的改进和创新
1、互锁设计 2、预充电设计 3、放电设计 4、绝缘电阻实时监测系统设计 5、EMS和EMI设计(EMC)
纯电动汽车高压原理设计
2.1 纯电动汽车高压主回路设计
2.2纯电动汽车的控制回路设计
纯电动汽车的高压检测回路设计
纯电动汽车高压原理图设计
纯电动汽车高压器件选型
3.1 高压接触器选型
高压接触器起着接通与切断高压回路的作用,是 高压回路重要电器件。
在选型时要根据高压电气参数做适当选择,主要 指标有电压等级、电流承受能力、带载切断能力 与次数、灭弧能力、辅助触点功能、安装方式与 结构特点等。
谢谢!
END
高压接触器
3.2 高压熔断器选型
高压熔断器起到对高压回路中高压线束以 及高压用电器的过流保护的作用。
高压熔断器选型也应考虑电压等级,电流 分断能力,分断特性等要求。
高压熔断器
3.3 预充电阻和预充时间
Vc为预充电容两端电压,E为动力电池两端 电压,C为预充总电容,t为充电时间,R为 预充电阻。 由上式计算出充电电阻R和预充电时间t。
电动汽车区别于内燃机汽车的最大不同点是动力系统由电力驱动 系统组成。
现阶段电动汽车用驱动电机广泛采用为永磁无刷或异步交流电机。
目前电动汽车上应用最广泛的动力电源是锂离子动力电池。
1.2 电动汽车的分类
电动汽车的种类: 纯电动汽车(BEV,battery electric vehicle ); 混合动力汽车(HEV,Hybrid-electric vehicle); 燃料电池汽车(FCEV,Fuel cell electric vehicle )
串联式混合动力汽车(SHEV):车辆的驱动力只来源 于电动机。 并联式混合动力汽车(PHEV):车辆的驱动力由电动 机及发动机同时或单独供给。 混联式混合动力汽车(CHEV):同时具有串联式、并 联式驱动方式。
1.3 电动汽车的历史 早在1873年,由英国人罗伯特·戴维森用一次电池作动力发明了可供实用的电 动汽车,这比德国人戴姆勒和本茨发明汽油发动机汽车早了10年以上。 从1881年开始,广泛应用了可以充放电的二次电池,由此电动汽车需求量有 了很大提高。由于当时车用内燃机技术还相当落后,行驶里程短,故障多, 维修困难,而电动汽车却维修方便,所以在19世纪的下半叶成为交通运输的 重要产品。 当时汽车使用主要有蒸汽机汽车、电动汽车、内燃气车,由于受当时生产力 和发展的限制,电动汽车充电时间长、续驶里程短的问题还不突出,在1900 年美国制造的汽车数量中,电动汽车为15755辆,蒸汽机汽车1684辆,而汽 油机汽车只有936辆。 可是进入20世纪以后,由于内燃机技术的不断进步(启动电机技术的应用、 高性能点火装置等),1908年美国福特汽车公司T型车问世,以流水线生产 方式大规模批量制造汽车使汽油机汽车开始普及,致使在市场竞争中蒸汽机 汽车与电动汽车由于存在着技术及经济性能上的不足,使前者被无情的岁月 淘汰,后者则呈萎缩状态。