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高压电气系统对新能源车的挑战
子/电气架构系统亚太区总工程师李茗解读
日期:2011-4-12 来源:东方汽车网已阅读:108 次
“谈及新能源汽车,人们谈论最多的是要在‘三电’(电机、电池和电控)技术和成本等诸多要素上的突破。而实际应用中,还有一个非常重要的零部件系统——高压电气系统。”这是德尔福派克电子/电气架构系统亚太区总工程师李茗在日前上海慕尼黑电子展上汽车电子论坛主题演讲的开场白。高压电气系统究竟给新能源车带来什么样的挑战,德尔福派克电子/电气架构又有怎样的解决方案。作为德尔福派克一名资深的总工程师,李茗在论坛上和论坛后做了详细的解读。
高压电气系统的挑战
高压电气系统的作用是把燃料电池、动力电子元器件、零部件,以及电机等全部连在一起。与传统燃料汽车相比,新能源车从轻度混合、中度混合、全混合,到全电动车发展的进程中,电压也逐级升高,需要解决诸多问题。
微混模式(启/停系统),一般都是用12V的电池(有些用14V)。相对于传统车,主要变化是交流电机的应用。而交流系统的引入带来的最大问题就是电磁干扰。从前的低压系统都是直流系统,电磁干扰问题并不显著,而现在有了大电流交流的应用,电磁屏蔽(抗电磁干扰)就变成了一个非常重要的课题。
中混模式的新能源汽车,最大的不同是高压电池包的引入,电压达到
120V,甚至更高到144V,而提供给交流电机的电流通常在100A~150A之间,这给整
个高压电气回路带来挑战。除了同样要解决交流电机的抗干扰问题外,还需要解决高压线束带来的安全隐患问题。这是因为,电池包通常在车的后部,而交流电机却在汽车的前部,这就需要高压系统穿过整辆车。传统的低压线束可以从车的内部穿过,高压线束如果也从车内穿过,会带来相当大的安全隐患。因此,高压线束需要从车的外部穿过,而这又对高压电气系统的机械防护提出了新的课题。
全混合动力汽车与插电式混合动力汽车的技术类型相似,电池电压在288V~360V之间,电机的功率也通常从10多kW上升到25kW以上,最高可能到40多kW~60kW。在这种高电压大功率下,电流高达250A甚至300A。通常这样等级的电流,只有在工业场合大功率用电设备才会应用,现在要应用在汽车上,对汽车的空间和载重量提出了新挑战。
高压线束的挑战
高压电气系统涉及到的零部件包括高压线束、接插件和动力配电系统。而插电式混合动力汽车和全电动车还涉及到充电系统,这些都是高压电气系统的范畴。新能源车高压电气系统所面临的挑战是通过这些零部件来逐一解决。
首先是线束。线束电流的升级意味着线束直径必须非常粗,这对布线走向以及电磁干扰及屏蔽就变得非常重要。因此,线束机械防护非常重要,因为电动汽车的高压线束通常是布局在车外。如此粗的高压线束要在最小的空间布置,还要考虑到它的防护性和抗干扰,这需要有新的解决方案。
另外还要考虑的因素是这些线束所处的高振动环境。线束在振动的过程中会产生磨损,因此对于线束质量而言,如何优化布置方案和抗疲劳设计都是新的挑战。
应对上述挑战,目前有两种方法,一种是现在国内普遍使用的技术,即将线束置于塑料线槽内。其特点是成本低,但缺点是它要求的空间比较大,对线束也不能起到很好的保护作用。另一种技术是日本和美国的汽车公司常用的弯管技术。即用轻质金属管作保护,将线束从金属管内