純電動車高壓連接結構應用淺析

張佳佳，趙帥宇，王佳樂，郭凡

（陜汽集團商用車有限公司 研發中心，陜西 寶雞 721013）

1 引言

純電動汽車動力源為高壓動力電池，整車電能傳輸均由動力連接裝置、線纜等組成；純電動車整車包含主驅動電機、制動、轉向、電加熱、空調等高壓系統；對于直流用電設備，高壓電能傳輸回路主要為電纜、連接器、銅排、接觸器、電容等組成；對于交流用電設備，高壓回路中增加了IGBT模塊，將直流高壓電能轉換為交流高壓電能；本文結合實際應用情況對高壓回路組成部件進行介紹，為整車高壓系統設計、電纜設計等提供參考與借鑒。

2 整車高壓回路組成

隨著新能源汽車的大力發展，以電能驅動的純電動車迅速占據著越來越多的市場；純電動車的能量傳輸與傳統燃油車截然不同，根據整車高壓連接裝置[1]的組成，整車高壓回路原理簡圖如下：

圖1 整車高壓回路原理圖

為保證純電動車高壓電能傳輸、快捷插拔、準確控制，高壓電纜、快插連接器、高壓接觸器等產品得以在電動車行業廣泛應用。

3 高壓回路組成

3.1 高壓電纜

高壓電纜主要負責電器件之間的電能傳輸。

目前車用高壓電纜主要執行QC/T1037[2]標準，單芯屏蔽電纜示意圖如下：

圖2 單芯高壓電纜截面示意圖

按電壓等級劃分，主要有AC600V/DC900V和AC1000V/DC1500V兩種規格，同規格耐壓等級越高，電纜外徑越大。

按電纜是否屏蔽劃分，主要有屏蔽電纜和非屏蔽電纜，屏蔽電纜可提高整車EMC性能。

按應用規格劃分，主要有單芯電纜、多芯電纜，單芯主要用于主回路大電流傳輸，多芯電纜多用于輔件電流傳輸。

按電纜材質劃分，主要有交聯電纜、硅膠電纜等，交聯電纜相比硅膠電纜材質較硬，硅膠電纜折彎半徑相比較小，可適用于緊湊空間的電纜布置。

根據溫度、載流等劃分會更加詳細。

目前電纜應用主要根據電壓等級、載流量、工作溫度、連接器型號、布置空間等進行電纜選型設計。高壓線束廠目前較多，諸如鑫宏業、宏基環電等。

3.2 高壓連接器

主要負責電器件與線纜之間的連接，部分會應用于電纜與電纜之間的連接。

連接器按使用可分為快插類連接器和普通連接器，普通連接器主要以銅端子加螺栓連接為主，成本較低；快插類連接器因其使用方便，插拔檢修方便應用較多。

圖3 端子類連接器

高壓連接器防塵防水等級大部分在IP67[3]以上，滿足各部位安裝需求。

高壓連接器材質以金屬類、塑料類為主。大部分連接器支持屏蔽層內接，并帶有高壓互鎖功能，可滿足高壓電纜接地及插入檢測功能。目前行業連接器廠家較多，以泰科、安費諾、中航光電、瑞可達、永貴等為主。

圖4 快插類連接器

3.3 匯流排

匯流排主要用于電池及其管理系統、電機控制器、輔驅控制器內部；電器件內部布置規則、安裝固定方便、無嚴格防護要求，故電器件內部高壓電流主要以匯流排為主進行高壓電路連接。

按材質區分有銅排、鋁排等，因其材質不同，折彎程度、軟硬程度均不相同，可根據具體應用場景進行定制設計。

3.4 接觸器

接觸器[4]主要負責整車高壓切斷/導通，工作原理與低壓繼電器類似，通過低壓電控制接觸器線圈產生磁場，導通接觸器兩高壓觸點，從而導通整車高壓回路；由于高壓接觸器通斷高壓回路，工作時可能出現拉弧、粘連等情況；故高壓接觸器對觸點材質、動作時間、工作介質、工作溫升等要求嚴格；產品種類也多種多樣。

目前行業高壓接觸器廠家有：泰科、西門子、LG、SCII、宏發、國立等。

3.5 熔斷器[5]

按布置主要分快斷類熔斷器、普通高壓熔斷器；快斷式熔斷器，也叫手動開關（MSD）主要布置在電池包、電池管理系統箱體外，即起到電路保護作用，也有檢修斷電功能。

快斷式熔斷器主要布置在電機控制器等箱體內部，負責高壓回路保護功能。

目前行業高壓接觸器廠家有：正泰、德爾、中熔、ETA。

3.6 傳感器

霍爾電流傳感器、分流器等用于高壓回路中電流測量；分流器以其測量精度高、誤差小在新能源汽車行業應用居多。

3.7 電容/二極管/電阻

通過電容電阻等組合，形成整車高壓回路中的緩沖回路，用于控制器高壓上電緩沖及下電自放電，示意原理如下：

圖5 簡單高壓電路組成原理

4 結論

根據新能源行業發展情況，未來以電力驅動的新能源車型將占據大部分汽車市場；隨著市場不斷對整車高壓回路安全性與智能化控制的追求，電路連接的組成也將更加多樣化，產品性能也將隨之不斷提升。