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系统电压电动车电动汽车远不是电池那么简单

对于汽车制造者来说,混合动力和电动车是满足燃油经济性和二氧化碳排放相关立法要求的关键。交通业和地方政府纷纷看好混合动力和电动车技术,希望以此降低机动车对环境的影响。因此,全球对于这类替代能源车辆的需求正日趋增长。

现今的混合动力车覆盖广泛,从简易的皮带传动交流发电机起动器(BAS)14V起停系统,到单以能量蓄电池组和电动机便可实现汽车驱动的全电动系统。所有混合动力和电动汽车的共同目标是让消费者体验到燃油经济性的优点,而要实现这一目标,只需要添加一整套能减轻或消除对于内燃机依赖的电气系统即可。所以在设计和开发混合电动汽车时,必须顾及连接系统和线束对电源的独特要求。

德尔福是混合动力汽车系统方面的专家,擅长设计和制造包括高压线束、连接器和混合动力配电中心,并利用汽车电子/电气架构的优化设计,集合整车所有子系统,还能适应恶劣的运行环境和紧凑的布置空间。混合动力车的电子/电气架构要求尤其高,由于其充满挑战的运作环境,混合动力车对动力、零部件性能和安全性能提出了更苛刻的要求。此外集成直流/直流转换器、驱动马达和电池组混合动力/电动车和高电压大电流电子/电气架构也更为复杂。

德尔福全球混合动力开发中心致力于满足消费者对于混合动力电子/电气架构的独特需求。在德国,德尔福与波鸿应用技术大学合作研发两人座市内交通电动车的电气系统和部件,这就是大家所熟知的“BOmobil”项目,借助开发该项目的机会,德尔福可以从最初的汽车设计阶段就开发具备最先进部件和高舒适性的电子/电气架构解决方案,这个方案也是德国政府资助的54项提案中唯一一个没被要求任何修改的项目。

德尔福的测试中心具备全方位测试能力,已经通过认证。它专门致力于开发混合动力专用技术,包括线束保护系统、电池监控设备和最新的连接系统。这些新型连接系统包含了高电压/大功率应用所需的屏蔽、密封和高压安全互锁功能。

电磁波屏蔽

混合动力车因其燃油经济性而备受瞩目,但同时它也为汽车制造商带来了一些副作用,那就是电磁干扰(EMI)。至少,如果没有德尔福派克的电磁兼容性(EMC)工程师来测试和克服混合电动汽车的电磁干扰,这一问题将不可避免。

利用电子模块和线束的设计对电磁干扰进行优化始终是必要的,即使在12V系统中亦是如此。这种有害噪声会干扰无线电接收和诸如AM/FM无线电频率、手机使用和蓝牙性能等其它车辆信号。

混合动力车须依仗大电流高电压的逆变器才能行驶。但大功率逆变器会产生频率范围为100.0kHz至200.0MHz的电磁干扰。这些逆变器的高功率交流和直流转换让混合动力车的电磁干扰问题更为严重。

相比之下,在将交流电转换为直流电,为电池组充电时,电子设备的重量较轻,因而相较于变压器其性能更为优越。实际上,电子设备是当前适用于交直流电转换、以电池组推动车辆行驶的唯一的可行技术。但是,这些电子设备会产生更多的电磁干扰,因为高电压线束会充当电磁干扰天线,将电磁干扰传送到整个车体。

传统车辆中,抑制电磁干扰噪音的最有效的方法往往是使用电容器、感应器、二极管等部件。但现在,屏蔽电子模块和线束成为混合动力车更经济的解决方案,因为它比传统的抑制部件更小,更轻。

那么,究竟何谓屏蔽导线?它是一种以金属环绕包覆表面以抑制干扰的标准导线。其材料是金属箔,或金属丝编织网。为开发这种屏蔽导线,德尔福率先开始设立专门针对混合动力车的屏蔽效力试验标准,因为现有的标准不适用混合动力汽车应用所需的条件。因而,德尔福工程师花费了整整一年时间,在电磁适应性(EMC)实验室中研究测试标准和相应的屏蔽导线技术。EMC团队利用实验室中与混合动力车极为相似的工作环境,全面开展测试。通过采用与整车测试极为相似的测量手段,我们的产品不仅超越了客户的期望,更超越了驾驶者和乘客的期望。

混合动力车和电动车技术仍在不断演变,因此对屏蔽导线的需求也随之变得越来越高。由于汽车制造者将继续使用电子部件以减轻车身重量,实现成本节约,所以他们还将需继续抑制电子设备所产生的噪音。无论混合动力/电动车技术如何演变,德尔福都做好准备,努力保持领先地位。另外,德尔福还积极参与全球电磁适应性标准委员会的工作,为制定电磁适应性当前及未来的标准指明方向。

安全第一

为保证驾驶者和维修技工在高压环境下的安全,我们必须考虑电气系统的一系列复杂因素,以确保可靠性和最佳性。连接系统是高压电气线束的关键部件,特别是高功率线路的设计。从安全方面看,高电压连接系统的设计中需注意两个方面,即高电压互锁回路(HVIL)和连接器的环境密封(在车辆使用时避免高压端子间短路)。

由于线路未密封可能导致如短路等失效模式,因而高压线路的密封至关重要。如大家所知,水和电是不相容的。使用导线环形密封和连接器外围密封,能让连接器实现真正密封,确保湿气无法进入,不会导致过热或火花出现。相较于传统的12V系统,高电压系统需要更加坚固的密封,因为电压越高,发生跳火的几率便越大。

高电压互锁回路(HVIL)是高功率连接系统的一大特征,它对于避免功率电子设备中使用的连接器带电断开跳火十分必要。要确保连接系统在带电时不会断开必须进行特殊考量。在连接器即将断开时,高电压互锁回路会发送信号以便及时切断电源。这一特性在发生事故或维修人员需要断开电源进行车辆维修时十分必要,它为保护乘客、维修人员或事故的第一反应者提供了帮助。

诸如750伏电动车概念尚在讨论中,设计这类车的电子/电气架构时应尤其关注传送如此高的电压所涉及的安全因素。

今年四月,德尔福在美国推出了新型SAEJ1772汽车充电联接器电源线组,该产品的欧洲版本也正在德国开发。这个便携式充电联接器电源线组能为电动车蓄电池安全充电。它的一端将充电端口联接器与汽车侧面插座相联,另一端则插入任意标准电源插座。我们预计,该系统是迅速发展的电动交通市场上最安全、便捷和最具创新的充电解决方案之一,并且能够与现有的电力基础设施兼容。

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