纯电动汽车高压电气系统原理
纯电动汽车高压电气系统安全设计
纯电动汽车高压电气系统安全设计一、纯电动汽车电气系统安全分析纯电动轿车电气系统主要包括低压电气系统、高压电气系统及CAN通讯信息网络系统。
1、低压电气系统采用12V供电系统，除了为灯光照明系统、娱乐系统及雨刷器等常规低压用电器供电外，还为整车控制器、电池管理系统、电机控制器、DC/DC转换器及电动空调等高压附件设备控制回路供电；2、高压电气系统主要包括动力电池组、电驱动系统、DC/DC电压转换器、电动空调、电暖风、车载充电系统、非车载充电系统及高压电安全管理系统等；3、CAN总线网络系统用来实现整车控制器和电机控制器、以及电池管理系统、高压电安全管理系统、电动空调、车载充电机和非车载充电设备等控制单元之间的相互通信。
图a高压配电盒纯电动汽车电压和电流等级都比较高，动力电压一般都在300～400V（直流），电流瞬间能够达到几百安。
人体能承受的安全电压值的大小取决于人体允许通过的电流和人体的电阻。
有关研究表明，人体电阻一般在1000～3000Ω。
人体皮肤电阻与皮肤状态有关，在干燥、洁净及无破损的情况下，可高达几十千欧，而潮湿的皮肤，特别是受到操作的情况下，其电阻可能降到1000Ω以下。
由于我国安全电压多采用36V，大体相当于人体允许电流30mA、人体电阻1200Ω的情况。
所以要求人体可接触的电动汽车任意2处带电部位的电压都要小于36V。
根据国际电工标准的要求，人体没有任何感觉的电流安全阈值是2mA，这就要求人体直接接触电气系统任何一处的时候，流经人体的电流应该小于2mA才认为整车绝缘合格。
因此，在纯电动汽车的开发过程中，应特别考虑电气系统绝缘问题，严格按照电动汽车相关国标标准要求设计，确保绝缘电阻能够满足人身安全需求，保证绝缘电阻值大于100Ω/V。
二、电动汽车高压电气系统安全设计概述相对于传统汽车而言，纯电动汽车采用了大容量、高电压的动力电池及高压电机和电驱动控制系统，并采用了大量的高压附件设备，如：电动空调、PTC电加热器及DC/DC转换器等。
新能源汽车高压隔离的原理
新能源汽车高压隔离的原理高压隔离技术在电动汽车中的重要性电动汽车使用的是直流高压系统，通常电压可以达到400V以上，有些车型甚至可以达到800V以上。
这样的高压系统对人体和车辆本身都存在一定的安全隐患，因此必须采取有效的隔离措施。
首先，对于人员安全来说，高压系统必须与低压系统进行有效隔离，避免高压电流直接对人体造成危险。
其次，对于车辆本身来说，高压隔离可以有效防止高压系统与低压系统之间的短路和漏电现象，确保汽车的正常运行并延长车辆的使用寿命。
高压隔离技术的原理高压隔离技术的主要原理是通过绝缘材料和结构设计来确保高压系统和低压系统之间的有效隔离。
具体来说，高压隔离技术主要包括以下几个方面：1. 绝缘材料：在电动汽车中，通常使用绝缘强度高、耐高温、耐腐蚀的绝缘材料来确保高压系统的安全性。
常用的绝缘材料包括硅胶、氟橡胶、绝缘胶带等。
这些绝缘材料可以有效地阻止电流的流动，同时可以隔离高压系统与低压系统之间的电气连接。
2. 结构设计：在电动汽车的设计中，高压系统与低压系统通常采用物理隔离的方式进行隔离。
例如，在电动汽车的电池箱上设置专门的隔离栅板，将高压电池与其他部件有效隔离。
同时，在高压电路板上设置防水、防尘的保护措施，确保高压电路板的正常运行。
3. 安全电路设计：在电动汽车的高压系统中，通常会设计一系列安全电路来确保高压系统的安全性。
例如，设置过压保护、过流保护、短路保护等功能，可以及时发现高压系统的异常情况，并采取相应的措施进行保护。
4. 隔离措施：在电动汽车的高压系统中，通常会设置隔离开关、隔离保护盒等隔离设备，可以在需要的时候切断高压系统与低压系统之间的连接，确保高压系统的安全性。
高压隔离技术的应用高压隔离技术在电动汽车中的应用非常广泛，它可以确保车辆的安全性和可靠性。
首先，在电动汽车的电池系统中，高压隔离技术可以有效隔离高压电池与其他部件，在电池充电、放电时确保高压系统的安全性。
其次，在电动汽车的电动机系统中，高压隔离可以防止高压电流对驱动电机的损坏，提高电动汽车的驱动性能和使用寿命。
电动汽车高压电气通用课件
能减排的可持续发展理念。
促进智能交通发展
03
高压电气系统与智能驾驶技术的结合将推动智能交通的发展，
改变人们的出行方式。
2023-2026
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REPORTING
PART 02
电动汽车高压电气系统的 工作原理
高压电气系统的基本原理
高压电气系统由高压电缆、车载充电机、动力电池组、电机控制器、驱动电机等组 成。
高压电气系统通过高压电缆连接，将动力电池组中的电能传输到电机控制器，再由 电机控制器将电能转换为机械能驱动电机运转，从而驱动电动汽车行驶。
高压电气系统的工作电压一般为300-600VDC，远高于传统汽车的12VDC电压。
高压电气系统的定期保养
定期更换
根据使用情况定期更换高 压电气元件，如高压电缆 、高压保险丝等。
性能检测
定期对高压电气系统进行 性能检测，确保系统工作 正常，无异常噪音或振动 。
润滑保养
对高压电气系统的运动部 件进行润滑保养，以减少 磨损和保持良好运转。
高压电气系统的故障诊断与排除
故障识别
通过观察、听诊、触觉等方法识别高压电气系统的故 障现象。
针对不同车型和用途，高压电气系统将呈现出更加多样化的定制化 需求。
技术融合
高压电气系统将与其他新能源汽车技术相互融合，共同推动新能源 汽车的发展。
高压电气系统对未来交通出行的影响与变革
减少碳排放
01
高压电气系统的广泛应用将有助于减少交通出行的碳排放，推
动绿色出行的发展。
提高能源利用效率
02
高压电气系统能够提高能源利用效率，减少能源浪费，符合节
PART 04
新能源汽车低压控制高压的原理
新能源汽车低压控制高压的原理新能源汽车低压控制高压的原理主要是通过电力电子技术和先进的控制系统来实现的。
以下是详细的分析：1.电力电子技术：新能源汽车采用功率半导体器件作为开关元件，通过控制半导体器件的通断状态来控制电流的方向和大小。
这种技术可以将低压直流电转换为高压直流电，实现低压控制高压的功能。
例如，逆变器是一种将低压直流电转换为高压交流电的装置，通过半导体开关的快速通断，将直流电转换为三相交流电供给电动机使用。
2.控制系统：新能源汽车的控制系统通常采用先进的控制算法和策略，实现对车辆的动力、能源和安全等方面的综合控制。
控制系统接收驾驶员的指令，根据车辆的状态和传感器数据，对车辆的运行状态进行实时监控和调整。
例如，在电动汽车中，控制系统可以通过调节逆变器的输出电压和频率来控制电动机的转速和扭矩，从而控制车辆的速度和加速度。
3.高压安全：新能源汽车的高压系统需要采取严格的安全措施来确保人员的安全。
首先，所有高压系统都应进行绝缘和耐压试验，确保其电气安全性能。
其次，高压线束应采用特殊的颜色和标识，以便在维修和检查时快速识别。
此外，高压系统应配备各种保护装置和传感器，如过流保护、过压保护、欠压保护等，以确保在异常情况下及时切断电源并报警提示。
4.能量管理：新能源汽车的能量管理系统是实现低压控制高压的重要环节之一。
该系统通过对能源的优化管理和控制，实现能量的高效利用和回收。
例如，在混合动力汽车中，能量管理系统可以通过调节发动机和电动机的工作状态来优化燃油消耗和电能的利用；在纯电动汽车中，能量管理系统则可以通过充电策略和管理系统的优化来提高充电效率和续航里程。
综上所述，新能源汽车低压控制高压的原理是通过电力电子技术和先进的控制系统来实现的。
控制系统作为核心环节，接收驾驶员的指令并根据车辆状态和传感器数据来控制车辆的运行状态；电力电子技术则将低压直流电转换为高压直流电或交流电，实现低压控制高压的功能；同时采取高压安全措施和能量管理策略来确保人员的安全和提高能源利用效率。
电动汽车结构与原理第章_电动汽车电气系统
北汽E电动版：从使用制热会影响续航里程上分析， 应该是电阻制热。
北京出租车司机反映：冬天开暖风会缩短续航里程
比亚迪秦：不清楚 沃蓝达：电阻制热，会影响续航里程 特斯拉 ModelS：电阻制热，使用的是PTC制热 趋势：在电动车上，使用热泵来实现制冷和制
热，一定是必然趋势，否则电阻制热的方式，对
能源的消耗太大，会影响续航里程，也不符合电 动车环保的初衷。
(2)暖风系统 ① 热泵 由传动带驱动的直流无刷电动机的电动汽车热泵式空
调系统工作原理如图5-7所示。
空调系统的制冷／制热模式由四通换向阀转换，实线 箭头表示制冷工况，虚线箭头表示制热工况。
图5-7 电动汽车热泵式空调系统原理
空调的制热和制冷的道理是相同的，不过并不是重 新把空调反装一次，也不是让压缩机倒转，而是通过 一个巧妙的四通阀实现了制冷和制热的切换。 四通阀这个东西很巧妙，让压缩机的运行方向没有 改变的情况下，替换了蒸发器和冷凝器的位置，从而改
⑤ 具有能量回馈功能。电动汽车的功率变换器一般为
双向设计。
(1)直流斩波(Buck)式降压功率变换器
(2)单端正激式降压功率变换器
5.3.1 降压功率变换器 (1)直流斩波(Buck)式降压功率变换器 Buck电路是非隔离式的，一般用在输入、输出电 压相差不大的场合，例如用于车载小功率高压直流电 机的调速。
图5-16 双向功率变换器的电路原理
图5-17 双向功率变换器实物及示意
(1)直流不停电电源系统(DC-UPS) 图5-18是一种DC-UPS的结构框图，由AC/DC 变换器、电池包BA和双向DC/DC变换器构成。
图5-18 DC-UPS电源系统
(2)电动汽车燃料电池电源系统 图5-19为电动汽车燃料电池电源系统结构框图， 双向DC/DC变换器是此电源管理系统中的重要组成部 分之一。
课件5 - 电动汽车高压与低压系统
5.1.1高压系统组成
为什么要将电气部件的控制与管理系统进行整体集成化设计？
• 现在电动汽车多采用了集成技术，典型的如PDU、PEU等。
高压电缆
高压附件电缆
电机控制器 电缆
高压附件电缆
电机控制器
慢充线束
高压控制盒
车载充电机
快充线束
DC/DC
5.1.2 PEU系统
• PEU上端结构主要由：电机控制器、车载充电机、DC-DC、PTC控制器、快 充继电器、熔断器、互锁电路等构成。
R
CC OUT OBC
功能描述 12V 蓄电池→车载充电机 车载充电机→12V 蓄电池 车载充电机→整车控制器 整车控制器→车载充电机
CAN 通讯线
CAN 屏蔽层，接 RC 阻容到车身 充电机告知 VCU 充电枪连接状态
5.1.2 PEU系统
EV200外部连接端口功能（请参考教材）
5.1.2 PEU系统
理； • 掌握车辆接地概念与纯电动汽车电
网结构； • 掌握电动车辆绝缘监测方法； • 掌握电动汽车高压高压系统防护。
5.1.1高压系统组成
请思考：什么是高压系统？什么是低压系统？
• 电气系统是电动汽车的神经，承担 着能量与信息传递的功能，对纯电 动汽车的动力性、经济性、安全性 等有很大的影响，是电动汽车的重 要组成部分。电气组成：低压电气 系统、高压电气系统、整车网络化 控制系统。
5.1.2 PEU系统
• DCDC输出保险
5.1.2 PEU系统
PEU报绝缘故障，请探讨：该项故障如何进行检测？
• 测量各模块对地的阻值，若有异常则检查该模块的连接线束；分别检测OBC 输入L、N 对外壳之间的阻值，应为无穷大，若阻值过小则需拆盖检测该线 内部（L/N）对外壳之间是否有故障，若无则需更换OBC模块。
纯电动汽车高压互锁的工作原理
纯电动汽车高压互锁的工作原理
纯电动汽车高压互锁是一种安全措施，用于确保在电动汽车高压电池系统充电或维修时，电池系统没有电流流动，以防止电击和其他潜在的危险。
工作原理如下：
1. 高压互锁装置通常包括一个电气互锁开关和一个机械互锁开关。
2. 当车辆处于工作状态时，电气互锁开关通常关闭，允许高压电流在电池系统中流动。
3. 当车辆需要进行充电或维修时，操作员必须首先关闭电气互锁开关，切断高压电流的流动。
4. 机械互锁开关会在电气互锁开关关闭后自动锁定，确保无法再次启动高压电流的流动。
5. 在电气互锁开关关闭和机械互锁开关锁定之后，操作员可以安全地进行充电或维修，并避免电击风险。
6. 在工作完成后，操作员必须解锁机械互锁开关，并打开电气互锁开关，才能恢复高压电流的流动。
纯电动汽车高压互锁的工作原理主要是通过电气和机械互锁的方式，确保在必要时切断高压电源，以保护操作员的安全。
这种安全装置是纯电动汽车中重要的安全措施之一。
新能源汽车高压系统的优势和劣势
1 2 3
展望一
随着技术的不断进步和成本的不断降低，新能源 汽车高压系统将在更多领域得到应用和推广。
展望二
未来新能源汽车行业将实现智能化、网联化的发 展，高压系统作为核心技术之一将发挥更加重要 的作用。
展望三
全球各国将加强在新能源汽车领域的合作与交流 ，共同推动产业的可持续发展，为创造更加美好 的明天贡献力量。
针对行业现状提出建议和措施
建议一
01
政府应加大对新能源汽车产业的扶持力度，提高技术研发和创
新能力，降低生产成本。
建议二
02
加强新能源汽车充电设施建设，提高充电便利性和覆盖范围，
缓解里程焦虑问题。
建议三
03
推动新能源汽车产业链的协同发展，包括电池、电机、电控等
核心零部件的产业化进程。
展望未来，携手共创美好明天
新能源汽车高压系 统的优势和劣势
目录
• 新能源汽车高压系统概述 • 新能源汽车高压系统优势 • 新能源汽车高压系统劣势 • 国内外新能源汽车高压系统对比分析 • 未来发展趋势及挑战 • 总结与建议
01
新能源汽车高压系统概述
定义与基本原理
高压系统定义
新能源汽车高压系统是指车辆中 负责电能存储、转换和分配的高 电压电气系统。
国内外新能源汽车高压系 统对比分析
国内外发展现状比较
产业规模与增长速
度
中国新能源汽车市场规模迅速扩 大，已成为全球最大的新能源汽 车市场，而欧美国家市场相对成 熟，增长速度较平稳。
高压系统技术路线
中国以纯电动为主，欧美国家则 更注重插电式混合动力和燃料电 池技术的发展。
产业链完整性
中国新能源汽车产业链日趋完善 ，但在关键零部件如电池、电机 等方面仍依赖进口，欧美国家在 产业链整合方面更具优势。
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纯电动汽车高压电气系统原理
一、引言
随着环保意识的不断提高，纯电动汽车越来越受到人们的关注。
纯电
动汽车的高压电气系统是其关键部件之一，它负责将电池组储存的能
量转化为驱动电机所需的直流高压电能。
本文将详细介绍纯电动汽车
高压电气系统的原理。
二、纯电动汽车高压电气系统概述
纯电动汽车高压电气系统主要包括以下部分：
1. 电池组：用于储存能量；
2. 交流/直流变换器：将交流充电桩提供的交流电转化为直流高压电；
3. 高压配电盒：将直流高压电分配到各个用电设备中；
4. 驱动控制器：控制驱动电机的转速和扭矩；
5. 驱动电机：提供牵引力。
三、纯电动汽车高压电气系统原理
1. 交流/直流变换器原理
交流/直流变换器是纯电动汽车中最重要的部件之一，它负责将交流充电桩提供的交流低压（220V或380V）转化为直流高压电（通常为200V-400V）。
变换器由三个部分组成：整流器、滤波器和逆变器。
整流器将交流电转化为直流电，滤波器用于去除直流电中的杂波信号，
逆变器将直流电转化为高频交流电，以便驱动驱动电机。
2. 高压配电盒原理
高压配电盒是纯电动汽车中的一个关键部件，它负责将直流高压电分配到各个用电设备中。
高压配电盒通常由主接触器、保险丝、开关和连接线组成。
主接触器是用于控制高压系统开关的装置，保险丝用于保护高压系统不受过载损坏。
3. 驱动控制器原理
驱动控制器是纯电动汽车中另一个重要部件，它负责控制驱动电机的转速和扭矩。
驱动控制器通常由微处理器、功率模块和传感器组成。
微处理器负责计算出需要输出的马达扭矩和转速信号，并通过功率模块将信号传输到驱动电机上。
4. 驱动电机原理
驱动电机是纯电动汽车中最重要的部件之一，它负责提供牵引力。
驱动电机通常由电机本体、减速器、传感器和控制单元组成。
电机本体是驱动部分，减速器用于降低转速并增加扭矩，传感器用于检测电机转速和位置，控制单元用于控制电机的运行。
四、纯电动汽车高压电气系统安全
纯电动汽车高压电气系统具有较高的危险性，因此安全是其设计和使用中最重要的考虑因素之一。
以下是一些常见的安全措施：
1. 高压配电盒必须具有过载保护功能；
2. 高压配线必须符合国家标准，并采用防火材料；
3. 驱动控制器必须具有过温保护功能；
4. 电池组必须具有过充和过放保护功能。
五、总结
纯电动汽车高压电气系统是其关键部件之一，它负责将电池组储存的能量转化为驱动电机所需的直流高压电能。
交流/直流变换器、高压配电盒、驱动控制器和驱动电机是高压电气系统的主要组成部分。
安全是高压电气系统设计和使用中最重要的考虑因素之一，必须采取一系列措施来确保其安全性。