一種純電動車高壓電氣架構的設計

王飛，倪紹勇，沙文瀚，劉琳

一種純電動車高壓電氣架構的設計

王飛，倪紹勇，沙文瀚，劉琳

（奇瑞新能源汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241002）

文章主要整車高壓電氣架構的角度考慮，針對傳統電動車高壓電氣架構的一些缺點，提出的一種新型高壓電氣架構解決方案。新方案根據各高壓零部件的功能特性，可有效增加整車布置空間，降低整車能耗以及整車成本。結果表明，新方案具有優點明顯，具有可實施性。

高壓架構；高壓電氣原理架構；電動汽車

前言

隨著新能源補貼政策的逐漸退出，新能源慢慢將直接面對市場的競爭，性價比的優勢將會越來越重要。因此在高壓電氣架構設計時，不僅僅要考慮整車的運行安全，駕駛人員安全，還需要從整車成本的角度考慮高壓電氣架構對成本的影響。本文基于傳統高壓電氣架構，提出了一種新的高壓電氣架構方案。

1 整車高壓電氣架構設計

1.1 高壓電氣架構主要設計原則

高壓電氣架構設計，首先要考慮整車的功能需求和安全需求，在滿足功能需求和安全需求的基礎之上，再考慮整車的裝配性、維修性、成本等[1]。一般可以參考以下原則：如圖根據圖1高壓系統的設計原則，傳統電氣架構方案一般如下：

圖1 一般電氣架構設計原則

1.2 傳統高壓布置架構

目前大部分電動車采用傳統高壓電氣架構（見圖一）：各高壓模塊即可單獨布置，也可以集成，集成方式可分為以下幾種：①DCDC+OBC；②MCU+驅動電機（還可以集成減速器）；③DCDC+OBC+PDU；④DCDC+OBC+ MCU+PDU+PTC控制器。另外慢充和快充單獨布置。

圖2 傳統高壓電氣架構

1.3 新方案

新方案與傳統高壓電氣架構方案主要區別在于：①慢充充電樁和OBC集成；②快充座和慢充座集成。其它高壓零部件沒有變化：DCDC和PDU，MCU和驅動電機可分布也可集成。

圖3 新方案

2 可行性分析

圖4 新方案高壓電氣原理架構1

傳統高壓架構方案目前市場已經廣泛推廣，本文不做解析，重點分析新方案高壓原理架構分析。根據各高壓零部件的整車運行工況以及高壓架構設計原則，高壓原理架構可以按圖4或圖5方案進行設計。

2.1 技術可行性分析

與傳統高壓電氣架構方案對比，新方案主要將OBC與慢充樁集成，快充座和慢充座集成，其它高壓模塊與傳統高壓原理架構沒有變化，總體高壓架構原理沒有變化，技術上可行。

將OBC移出整車，與交流充電樁集成到一起，有以下優點：

（1）增加整車布置空間，方便整車布置。

（2）減少OBC與動力電池對接接插件數量，OBC的設計標準可以從車規級降低到工業級標準，減少相應高壓導線，可降低整車成本。

（3）降低整車重量，降低整車能耗[2]。

（4）將快充繼電器布置在PDU，可減少動力電池開包檢查次數，減少售后維修費用，另外一方面也可以增加動力電池內部空間。

（5）減少動力電池對外接口數量，降低動力電池進水風險。

（6）PDU和DCDC可集成也可以不集成，可以根據具體整車布置情況考慮，分開布置靈活性更好。

因為與傳統高壓電氣架構原理有多不同，實現此技術方案，需要做以下技術調整：

（1）快/慢充集成座需重新設計，相應的標準需匹配調整。

（2）交流充電樁和OBC集成后的零部件需重新設計。

（3）BMS與充電樁之間的交互需重新設計。

圖5 新方案高壓電氣原理架構2

但是圖4高壓電氣原理架構方案1會帶來以下2個問題：①相應國標重新升級，需相關管理部門統一組織行業內討論；②充電座接口標準更換之后新老狀態兼容問題[3]。對于問題1需要充電樁、BMS、高壓架構等專業一起討論具體的硬件、軟件、策略設計等，本文主要討論總體高壓電氣原理架構，詳細策略不在此文展開討論。對于問題2可以設計一轉接充電座來解決。

如果高壓電氣原理架構方案1帶來的2個問題短時間內不容易解決，可以采用圖5所示高壓電氣原理架構2：與高壓電氣原理架構1的區別是快充座和慢充座分開，慢充座本體結構可以不做更改[4]，只需解決慢充樁與整車之間的策略就可以實現[3]，同事也方便新老交流充電樁的兼容性。

3 總結

本文從整車架構的角度考慮，根據各高壓零部件在整車上面的實際使用情況，提出的一種全新高壓電氣架構方案并針對新的架構方案提出相應的高壓電氣原理架構方案。

新的架構方案優點很明顯：可以增加整車布置空間，減少整車重量，高壓接插件數量，導線長度，方便整車布置，降低整車能耗，整車成本。

需要解決的問題點（高壓電氣原理架構方案1）也很突出：重新制定充電樁接口標準，需要相關聯專業一起討論，需要行業內共同討論，短期內無法解決的情況下臨時可以采用方案2（高壓電氣原理架構方案2）。

隨著新能源電動汽車政策支持逐漸退出以及能耗標準的出臺，整車的成本以及重量要求越來越高，新的高壓電氣原理架構方案1優點明顯，技術上可行，可以在一定程度上對整車的成本和能耗降低提供一定的幫助。值得推薦。

[1] 李田田,金啟前,馮擎峰.純電動汽車高壓電氣架構的設計[J].汽車工程師,2013(11):49-51.

[2] 中國汽車技術研究中心.GB/T 36980-2018電動汽車能量消耗率限值[J].北京:中國標準出版社,2018.

[3] 中國汽車技術研究中心.GBT18487.1-2015電動汽車傳導充電系統第1部分:通用要求[S].北京:中國標準出版社,2015.

[4] 中國汽車技術研究中心.GBT 20234.2-2015電動汽車傳導充電用連接裝置第2部分:交流充電接口[S].北京:中國標準出版社,2015.

Design of a High Voltage Electrical Framework for Blade Electric Vehicles

Wang Fei, Ni Shaoyong, Sha Wenhan, Liu Lin

( Chery New Energy Automobile Co., Ltd., Anhui Wuhu 241002 )

This paper mainly considers the high-voltage electrical structure of the whole vehicle. Aiming at some shortco -mings of the traditional high-voltage electrical structure of electric vehicles, a new solution of high-voltage electrical structure is proposed. According to the functional characteristics of each high-pressure component, the new scheme can effectively increase the layout space of the whole vehicle, reduce the energy consumption of the whole vehicle and the cost of the whole vehicle. The results show that the new scheme has obvious advantages and can be implemented.Keywords: High voltage architecture; High voltage electrical principle architecture; Electric vehicle

U469.72

A

1671-7988(2019)14-19-03

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1671-7988(2019)14-19-03

王飛，工程師，任奇瑞新能源汽車股份有限公司高壓系統科室經理，主要研究方向：高壓線束，連接器，PDU，熔斷器以及繼電器，高壓架構，高壓安全。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.006