國家標準定義電壓超過60 V就被定義為高壓電,和傳統汽油車使用12 V低電壓系統相比,電動車使用了220 V高壓電氣系統,高電壓電流在隨時提供車輛足夠動力的同時,也考驗着車載高壓用電器的使用安全。
高壓線束作為整車不可或缺的關鍵零部件,為電動汽車的可靠運行和安全提供了保證。因此高壓線束的產品驗證與測試也成為各大主機廠的重要工作。目前主流汽車廠的產品測試還是以零部件級測試為基礎,依據各自的企業規範進行轉換。目前主流的測試規範一般有三大類:一是歐盟四大主機廠:奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷聯合制定的行業標準LV系列標準;二是北美三大主機廠:克萊斯勒、福特、通用的EWCAP更新的SAEUSCAR系列標準;三是國內GB系列標準。
受高壓系統工作環境以及安全性的影響,高壓線束必須提高自身能力,比如以下對性能的要求。
耐壓性能:乘用車一般使用額定電壓600VAC/900VDC、商用車一般使用額定電壓1000VAC/1500VDC。
耐電流性能:根據高壓系統部件的電流量,常用在250A,部分大功率電機可用到400A。
耐溫性能:耐高溫等級分為125℃、150℃、200℃不等, 高溫常規選擇耐高溫150℃導線;低溫常規選擇耐低溫-40℃導線。
屏蔽性能:屏蔽高壓線可減少電磁干擾(EMI)、無線電干擾(RFI)對整車系統的影響。整條高壓線束迴路均實現屏蔽連接,電機、控制器及電池等接口高壓線束屏蔽層,通過插件等壓接結構連接到電池電機控制器殼體,再與車身搭鐵連接。
高壓線束用連接器的選型
1) 接器防護等級要求不低於IP67。
2) 連接器直接接觸防護滿足IPXXB的等級要求。
3) 連接器的絕緣電阻不小於500 MΩ,1000 V DC。
4) 連接器的工作電壓不低於車輛最高工作電壓。
5) 連接器要帶有機械防呆功能,同時,不同型號規格在顏色上也能加以區分;以Amphenol PL系列連接器為例進行說明,如表2所示。
6) 連接器要具有高壓互鎖功能。
7) 連接器要帶有屏蔽環,滿足高壓屏蔽線的壓接要求。
8) 連接器要具有二次鎖止功能,避免因使用過程中的誤操作或者顛簸導致高壓觸電風險。
高壓互鎖的定義和原理
根據《ISO6469》國際標準中所規定的,電動車(包括BEV、PHEV等車型) 的高壓部件(及其接插件) 都應具有高壓互鎖裝置。
高壓互鎖(High Voltage Interlock Loop),其作用是使用12V的小電流來確認整個高壓電氣系統的完整性,整車所有的高壓部件和線束接插件都必須安裝到位,無短路或斷路的情況。當控制器檢測到HVIL迴路斷開或是完整性受到破壞時,需要啟動必要的安全措施。
BMS在檢測到HVIL迴路斷開,判斷車輛系統存在風險時,會根據當時的車輛情況,選擇不同的必要安全措施。
1) 一般電動車使用的高壓部件有:電池包、車載充電裝置、電驅動裝置及控制電子系統、高電壓加熱裝置(PTC)、空調壓縮機等用電器。
2) 高壓互鎖迴路如圖1所示。只有當互鎖迴路形成了一個完整的閉環,BMS認為車輛的高壓部件狀態正常,才會允許接通高壓電源。當迴路遭到斷開,觸發HVIL的斷開信號,BMS將在毫秒級時間內斷開高壓電,確保用戶安全。
3) 除了車輛由於意外或碰撞等因素導致HVIL迴路斷開外,斷開服務插頭(Service Disconnect Stecker) 也會導致HVIL迴路斷路。服務斷開插頭是低壓接插件,在電動車車輛維修時,作為安全保障,維修人員需要先行斷開服務插頭,即將HVIL迴路斷開,停止高壓電的輸出後,才能進行車輛維修。
活動推薦:
華車展ICVS將於2022.9.26-29 蘇州國際博覽中心舉辦中國智能汽車及自動駕駛博覽會,同期舉辦:中國智能汽車產業鏈展,展會規模超30,000㎡、參展品牌500+、共計30,000+專業觀眾到場,同期還有100場行業大咖演講。點擊ICVS動力總成主頁—>進入菜單欄展會報名頁面,即可免費領取參觀門票,現階段報名還將獲取更多福利。