国家标准定义电压超过60 V就被定义为高压电,和传统汽油车使用12 V低电压系统相比,电动车使用了220 V高压电气系统,高电压电流在随时提供车辆足够动力的同时,也考验着车载高压用电器的使用安全。
高压线束作为整车不可或缺的关键零部件,为电动汽车的可靠运行和安全提供了保证。因此高压线束的产品验证与测试也成为各大主机厂的重要工作。目前主流汽车厂的产品测试还是以零部件级测试为基础,依据各自的企业规范进行转换。目前主流的测试规范一般有三大类:一是欧盟四大主机厂:奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷联合制定的行业标准LV系列标准;二是北美三大主机厂:克莱斯勒、福特、通用的EWCAP更新的SAEUSCAR系列标准;三是国内GB系列标准。
受高压系统工作环境以及安全性的影响,高压线束必须提高自身能力,比如以下对性能的要求。
耐压性能:乘用车一般使用额定电压600VAC/900VDC、商用车一般使用额定电压1000VAC/1500VDC。
耐电流性能:根据高压系统部件的电流量,常用在250A,部分大功率电机可用到400A。
耐温性能:耐高温等级分为125℃、150℃、200℃不等, 高温常规选择耐高温150℃导线;低温常规选择耐低温-40℃导线。
屏蔽性能:屏蔽高压线可减少电磁干扰(EMI)、无线电干扰(RFI)对整车系统的影响。整条高压线束回路均实现屏蔽连接,电机、控制器及电池等接口高压线束屏蔽层,通过插件等压接结构连接到电池电机控制器壳体,再与车身搭铁连接。
高压线束用连接器的选型
1) 接器防护等级要求不低于IP67。
2) 连接器直接接触防护满足IPXXB的等级要求。
3) 连接器的绝缘电阻不小于500 MΩ,1000 V DC。
4) 连接器的工作电压不低于车辆最高工作电压。
5) 连接器要带有机械防呆功能,同时,不同型号规格在颜色上也能加以区分;以Amphenol PL系列连接器为例进行说明,如表2所示。
6) 连接器要具有高压互锁功能。
7) 连接器要带有屏蔽环,满足高压屏蔽线的压接要求。
8) 连接器要具有二次锁止功能,避免因使用过程中的误操作或者颠簸导致高压触电风险。
高压互锁的定义和原理
根据《ISO6469》国际标准中所规定的,电动车(包括BEV、PHEV等车型) 的高压部件(及其接插件) 都应具有高压互锁装置。
高压互锁(High Voltage Interlock Loop),其作用是使用12V的小电流来确认整个高压电气系统的完整性,整车所有的高压部件和线束接插件都必须安装到位,无短路或断路的情况。当控制器检测到HVIL回路断开或是完整性受到破坏时,需要启动必要的安全措施。
BMS在检测到HVIL回路断开,判断车辆系统存在风险时,会根据当时的车辆情况,选择不同的必要安全措施。
1) 一般电动车使用的高压部件有:电池包、车载充电装置、电驱动装置及控制电子系统、高电压加热装置(PTC)、空调压缩机等用电器。
2) 高压互锁回路如图1所示。只有当互锁回路形成了一个完整的闭环,BMS认为车辆的高压部件状态正常,才会允许接通高压电源。当回路遭到断开,触发HVIL的断开信号,BMS将在毫秒级时间内断开高压电,确保用户安全。
3) 除了车辆由于意外或碰撞等因素导致HVIL回路断开外,断开服务插头(Service Disconnect Stecker) 也会导致HVIL回路断路。服务断开插头是低压接插件,在电动车车辆维修时,作为安全保障,维修人员需要先行断开服务插头,即将HVIL回路断开,停止高压电的输出后,才能进行车辆维修。
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