純電動汽車高壓原理設計_副本

1、純電動汽車高壓原理設計一、電動汽車概述1.1電動汽車定義及組成電動汽車(EV, electric vehicle)是指以車載電源為動力，由電動機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。電動汽車區(qū)別于內燃機汽車的最大不同點是動力系統(tǒng)由電力驅動系統(tǒng)組成， 電力驅動系統(tǒng)是電動汽車的核心，由驅動電機及其控制器、動力電源、高壓配電 系統(tǒng)和電力附件組成，電動汽車的其他裝置則基本與內燃機汽車相似。目前，電動汽車上使用的驅動電機廣泛采用為永磁無刷或異步交流電機，隨 著電機和電機控制技術的發(fā)展，開關磁阻電機和輪轂電機等勢必成為將來電動汽 車驅動電機應用的方向。目前，電動汽車上應用最廣泛的動力電源是鋰

2、離子動力電池，但隨著新型儲 能裝置的發(fā)展和技術革新，類似燃料電池、金屬電池、超級電池、超級電容等儲 能裝置也將會改變電動汽車應用的進程。1.2電動汽車的分類電動汽車的種類：純電動汽車(BEV, battery electric vehicle )、混合動力汽車(HEV, Hybrid-electric vehicle)、燃料電池汽車(FCEV Fuel cellelectric vehicle )。純電動汽車，驅動電機的能源完全來自于車載電力儲能裝置一一動力電池?；旌蟿恿ζ?，驅動電機的能源來自于傳統(tǒng)或新型燃和電力儲能裝置。串聯(lián)式混合動力汽車(SHEV：車輛的驅動力只來源于電動機。并聯(lián)式混合動

3、力汽車(PHEV：車輛的驅動力由電動機及發(fā)動機同時或單獨 供給?；炻?lián)式混合動力汽車(CHEV：同時具有串聯(lián)式、并聯(lián)式驅動方式。燃料電池汽車：以燃料電池作為動力電源的汽車。燃料電池的化學反應過程 不會產生有害產物，因此燃料電池車輛是完全無污染的汽車。1.3電動汽車的歷史早在1873年，由英國人羅伯特戴維森用一次電池作動力發(fā)明了可供實用 的電動汽車，這比德國人戴姆勒和本茨發(fā)明汽油發(fā)動機汽車早了10年以上。隨后，從1881年開始，廣泛應用了可以充放電的二次電池，由此電動汽車需求量 有了很大提高。由于當時車用內燃機技術還相當落后，行駛里程短，故障多，維 修困難，而電動汽車卻維修方便，所以在19世紀的下

4、半葉成為交通運輸?shù)闹匾a品，當時汽車使用主要有蒸汽機汽車、電動汽車、內燃氣車，由于受當時生產力 和發(fā)展的限制，電動汽車充電時間長、續(xù)駛里程短的問題還不突出，在1900年美國制造的汽車數(shù)量中，電動汽車為 15755輛，蒸汽機汽車1684輛，而汽油機 汽車只有936輛?？墒沁M入20世紀以后，由于內燃機技術的不斷進步（啟動電 機技術的應用、高性能點火裝置等），1908年美國福特汽車公司T型車問世，以 流水線生產方式大規(guī)模批量制造汽車使汽油機汽車開始普及，致使在市場競爭中 蒸汽機汽車與電動汽車由于存在著技術及經濟性能上的不足，使前者被無情的歲 月淘汰，后者則呈萎縮狀態(tài)。二、純電動汽車高壓原理設計2.1

5、純電動汽車高壓主回路設計純電動汽車的高壓主回路如圖2.1所示，由動力電池、正、負極接觸器、預 充電回路（預充電接觸器和預充電阻）、高壓負載（電機控制器和高壓器件）組 成。其中，由于電機控制器和一些高壓用電設備內部有較大的電容電路，為了高 壓電路接通瞬間的用電安全，設計了預充電回路，即預充電接觸器和預充電阻。圖2.1純電動汽車高壓主回路圖2.2純電動汽車的控制回路設計純電動汽車的控制回路，是指純電動汽車高壓主回路里面高壓接觸器的低壓控制回路以及控制器等低壓控制裝置在高壓原理圖中的控制回路，如圖2.2所示,主ftit §要工作電壓為12/24V。圖2.3純電動汽車的控制回路設計2.3純電

6、動汽車的高壓檢測回路設計純電動汽車的高壓原理圖設計中，需要對高壓回路中的電壓、電流、絕緣電 阻等高壓信號進行實時檢測，所以高壓原理圖中的高壓檢測設計是十分重要的， 如圖2.3所示。I圖2.3高壓檢測設計2.4純電動汽車高壓原理圖設計匡如圖2.4所示丄匚，為某車型純電動汽車的高壓原理圖。圖中高壓原理設 計了高壓配電系統(tǒng)的開蓋互鎖、高壓接插件互鎖、充電互鎖、放電控制等高壓安全控制電路圖2.4純電動汽車高壓原理圖二、純電動汽車咼壓器件選型3.1高壓接觸器選型高壓接觸器起著高壓回路接通與切斷的作用，是高壓回路重要開關，在選型 時要根據(jù)高壓電氣參數(shù)做適當選擇，主要指標有電壓等級、電流承受能力、帶載 切斷

7、能力與次數(shù)、滅弧能力、輔助觸點功能、安裝方式與結構特點等，如圖3.1為美國泰科高壓接觸器的外形圖。泰科LEV100泰科EV200圖3.1泰科接觸器外形圖3.2高壓熔斷器選型高壓熔斷器起到對高壓回路中高壓線束以及高壓用電器的過流保護的作用， 即在大電流或短路電流通過的時候，及時熔斷以保護高壓用電器不因大電流的沖 擊而受到損害盒保護過流導致高壓線束的升溫甚至熔斷起火。高壓熔斷器選型也應考慮電壓等級，電流分斷能力，分斷特性等要求，如圖3.2為巴斯曼高壓熔斷器外形圖iTttMttr1X 1蘇、1|圖3.2 BUSSMAN熔斷器3.3預充電阻和預充時間的確定前面說過了，為了避免內含較大容量電容的用電設備

8、在上電時產生大電流沖擊高壓用電器、高壓接觸器和高壓熔斷器，設計了預充電回路，但是選擇多大的預充電阻和控制多長的預充電時間，還需要經過科學的計算，如式3-3所示，為預充電回路設計的理論計算依據(jù)。根據(jù)公式 Vc=E（1-e_（"R*c） （式3-3）式3-3中，Vc為預充電容兩端電壓，E為動力電池兩端電壓，C為預充總電 容，t為充電時間，R為預充電阻。由上式計算出充電電阻R和預充電時間to3.4放電電阻和時間的確定同理，在高壓系統(tǒng)下電后，那些內部含有大容量電容的高壓用電設備還儲存 有大量的電能，對整車和人員的安全產生極大的危險，所以需要設計放電電路泄 放掉大容量電容內的電能，一般要求高壓

9、用電設備自帶泄放回路，但安裝不滿這 一要求用電設備的車輛，就需要單獨設計泄放回路，泄放回路中電阻和時間的確 定也是有科學的理論計算依據(jù)的，如 3.4式。根據(jù)公式 Vc二E* e仲*C） （式3-4）式3-4中，Vc=36V（安全電壓），E為動力電池兩端電壓，C為高壓回路總電 容值，t為放電時間，R為放電電阻。由式3-4計算出放電電阻R和放電時間t o四、高壓原理設計中的改進和創(chuàng)新4.1互鎖設計顧名思義，互鎖就是指某兩種功能或狀態(tài)的相互鎖定，即通過軟件或硬件 手段實現(xiàn)的，同一時刻或工況下只能有一種狀態(tài)存在的可能。前面已經在高壓原 理設計中體現(xiàn)了高壓系統(tǒng)內的互鎖設計：充電互鎖、開蓋互鎖、插接件互鎖等。 4.2預充與放電設計4.3絕緣電阻實時監(jiān)測設計絕緣電阻是指絕緣物在規(guī)定條件下的直流電阻。絕緣電阻是電氣設備和電氣線路最基本的絕緣指標，在本應電氣隔離的兩個 介質中加直流電壓，經過一定時間極化過程結束后，流過電