电动汽车高压原理设计

电动汽车高压原理设计

摘要：随着电动汽车行业的蓬勃发展，电动汽车高压部分的重要性越来越受到人们的重视。近些年来，电动汽车动力电池组、高压配电盒起火自燃的事故屡见不鲜，引起了政府企业的高度关注。本文先对电动汽车的进行概念性阐述，再对高压原理进行分析，结合高压部分的安全策略，进行电动汽车高压原理的设计。

一、电动汽车的概述

1.1电动汽车的定义与组成

电动汽车（EV : electric vehicle）是指以动力电池组为动力，由电机驱动车辆行驶，符合国家道路安全法的车辆。

电动汽车与传统汽车最大的区别在于动力系统由电力系统组成，电力驱动系统是电动汽车的核心，由驱动电机及其控制器、动力电源、高压配电盒、电力附件组成。其他部件：转向系统、减震系统、悬挂系统等则与传动车相似。

目前，电动汽车多采用永磁同步电机或交流异步电机作为驱动电机。随着电机电控技术的发展，开关磁阻电机、轮边驱动技术也得到较快的发展。

现阶段，电动汽车多采用锂电池作为动力电池。随着新型储能技术的发展，燃料电池、超级电容等技术必将占有一席之地。

1.2电动汽车的分类

电动汽车的主要分类有：纯电动汽车（BEV : battery electric vehicle）、混合动力汽车（HEV : Hybrid electric vehicle）、燃料电池汽车（FCEV : fuel cell electric vehicle）。

纯电动汽车：驱动电机的能源完全来自于车载电源存储装置——动力电池。

混合动力汽车：驱动电机的能源来自常规动力燃油或者动力电池。

燃料电池汽车：以燃料电池作为动力源的汽车，燃料电池的化学反应中不会产生有害物，因此燃料电池汽车完全是无污染的汽车。

目前，受限于国内技术水平，国产电动汽车主要以纯电动汽车为主，车型多为6米以上乘用车或大巴车。混合动力汽车与燃料电池汽车在国外发展较为迅速，但是生产规模及产量普遍较小。在未来一段时间内，纯电动汽车将会是国内生产商的主要产能对象。

1.3电动汽车的历史

早在1873年，英国人罗比特.戴维森就利用一次性电池作为动力源制造出可供实用的电动汽车。19世纪末到20世纪初，这段时间是电动汽车发展的黄金时期。电动汽车以低转速高扭矩、操作简单方便、噪声小等诸多优点广受欢迎。但是，随着内燃机技术的快速发展，燃油车以续航时间长、速度快、成本低等有点逐渐占领市场。直到1973年中东石油危机，电动汽车的身影才再次出现在大众的视野里，GM EV1、RAV4 EV等电动车相继问世。时至今日，污染问题日益严重，节能减排是大势所趋，电动车的开发与普及或许是解决眼下问题的有效途径。

二、电动汽车高压原理设计

纯电动汽车高压部分主要由驱动电机及其控制器、动力电源、高压配电盒、电力附件组成，如图2-1所示。

图2-1 电动汽车高压部分的组成

2.1纯电动汽车高压主回路的设计

纯电动汽车高压主回路如图2-2所示，由动力电池组正、负接触器，预充回路（预充电接触器和预充电阻），高压负载组成（电机控制器和高压器件）组成。其中，电机控制机和其他高压用电设备中有较大的电容电路，为了高压电路瞬间接通的用电安全，加入了预充回路，即预充电接触器和预充电阻。

图2-2 纯电动汽车高压主回路原理图

2.2纯电动其汽车高压控制回路的设计

纯电动汽车的高压控制回路，是指纯电动汽车高压主回路中高压接触器的低压控制回路以及控制器等低压控制装置在高压原理图中的控制回路，如图2-3所示，其工作电压设定为12V/24V。

图2-3 高压控制回路原理图

2.3纯电动汽车高压检测回路的设计

在纯电动汽车高压回路的设计中，需要对高压回路中的电压、电流、绝缘电阻等高压信号进行实时检测，所以高压检测部分的设计是必要的，如图2-4所示。在高压检测模块上设计了CANH、CANL接口，保证外部通信。分流器完成电流检测工作，d、e端口分别对电流正、电流负的检测。a、b、c端口则分别完预充电压、总正电压、总负电压与绝缘电压的检测工作。

图2-4 高压检测回路原理图

三、电动汽车高压元器件的选型

3.1高压接触器的选型

高压接触器完成高压回路接通和断开的动作，是高压回路重要的组成部分。高压接触器的选型要依据高压电气参数，主要指标有电压等级、电流承受能力、灭弧能力、带载能力、辅助触点功能、安装方式与结构特点等。

3.2高压熔断器的选型

高压熔断器对高压回路中高压线束以及高压用电设备进行过流保护，即在大电流或短路电流通过时，及时熔断以保护高压用电设备不因大电流的冲击收到损坏。高压熔断器的选型也应该充分考虑电压等级、电流分段能力以及分段特性等。

3.3预充电阻和预充时间的设定

为了避免高压电路中内含大容量电容的用电设备在上电的过程中产生大电流冲击其他高压用电设备、高压接触器和高压熔断器，设计预充回路。预充回路的预充电阻和预充时间都要经过科学的计算才能确定。

图3-1预充过程曲线图

如图3-1所示，预充过程曲线图。加入预充过程，预充回路首先接通。当预充电路工作时，负载电容上的电压越来越高，当电压接近于电池电压的时候，预充继电器断开，主继电器吸合，高压回路开始工作。

四、总结

高压电路是电动汽车的重要组成部分，设计的合理性、安全性关系到车辆的稳定性。本文进行电动汽车高压原理设计，并对高压使用的安全性进行检测电路的设计。设计中还存在不足，例如加入整车控制器控制更为便捷等未进行考虑。生活处处皆学问，留意多了，知识也就源源而来。