来源:电动汽车资源网 作者:张建华
一、传统汽车的搭铁共地和绝缘等级特点
1、传统汽车的搭铁共地特点:
传统汽车分为两类:商用车和乘用车;
商用车:启动电池24V;
乘用车:启动电池12V;
由于整个车体为金属结构,启动电池的负极采用就近搭铁的方式,将负极线连接到最近的底盘车架上;再由于汽车关键零部件的摆放位置的不同,为安装的便利性,也采用就近接地方式链接接地线。
因此在以发动机为核心部件的传统汽车里,以启动电池(12V/24V)负极为搭铁共地方式,连接所有的部件电源负极,使整个车壳体为一个负极共地点和负极导体。
此种方式可能出现的问题:当部件的搭铁共地点虚接松动,共地点杂波超过极限,将会产生共地干扰,轻则影响整车系统性能,重则会产生整车安全性事故,如刹车不灵,方向盘误动作等。
2、车用电器绝缘测试电压要求:
表1 绝缘试验的试验等级
额定绝缘电压U/V | 绝缘电阻测试仪器的电压等级/V | 介质试验电压/kV |
U≤63 | 250 | 0.5(0.7) |
63<U≤250 | 500 | 2.0(2.8) |
250<U≤500 | 1000 | 2.0(2.8) |
500<U≤750 | 1000 | 2U+1000 |
注:在测试时,也可采用直流电压,试验电压为交流电压有效值的1.4倍,如上表括号内所示。
从上表可以看出:
12VDC,24VDC电压等级:U≤63V;
绝缘电阻测试仪器的电压等级/V:250VAC(350VDC);
介质试验电压/kV:0.5 kV AC(0.7 kV VDC);
介电强度性能试验:
1) 将通过固定电阻或参考点接地的电路断开;
2) 在低压系统未工作的状态下,在各独立电路与其壳体之间施加频率为50Hz±5Hz的正弦波形交流电压,试验电压等级根据表1选取,历时1min;
3) 在低压系统未工作的状态下,在无电气联系的各电路之间施加频率为50Hz±5Hz的正弦波形交流电压,试验电压等级根据表1选取,历时1min。
二、新能源电动汽车关键零部件的搭铁共地和绝缘性等级要求
1、新能源电动汽车(纯电动汽车)分类
商用车;大巴类,卡车类;
启动电池:24VDC;
动力电池系统:通常有160,180,200等三种串联模式;
576VDC;(磷酸铁锂电芯,通用模式为180节串联)
乘用车:轿车类,SUV类;
启动电池:12VDC;
动力电池系统:通常有90,100,110等三种串联模式;
360VDC;(三元电芯,通用模式为100节串联)
2、新能源电动汽车关键零部件搭铁共地特点
新能源电动汽车由于增加了动力电池系统、电驱动系统和整车电控三大系统,这三大系统均工作在高电压状态,在搭铁共地,高压绝缘方面均呈现出新的挑战;
–动力电池系统:BMS电压地搭铁共地;
–电机及控制器系统:控制器控制单元电源地搭铁共地;
–整车控制器:电源地搭铁共地;
–电动助力转向控制器:搭铁共地;
–电空调控制器:搭铁共地等;
总之,在新能源电动汽车上除12V/24V低压电器需要搭铁共地外,高压电器部件的控制部件均需要处理搭铁共地问题;
搭铁共地方式有如下区分:
l 电源地搭铁共地方式;
l 屏蔽线层搭铁共地方式;
l 信号线搭铁共地方式;
l 模拟信号线搭铁共地方式;
每种方式都有各自的处理特点;
由此所带来的问题是:
l 搭铁共地点,线如何处理才更有效;
l 如何保障在整车寿命周期内的搭铁共地的可靠性。
3、新能源电动汽车关键零部件的绝缘性特点
两种绝缘等级的测试方式:
1)576V电压
576V电压等级:500<U≤750;
绝缘电阻测试仪器的电压等级/V:1000VAC(1400VDC);
介质试验电压/kV: 2152 VAC(3100VDC);(参考方式:2U+1000)
2)360V电压
360V电压等级:250<U≤500;
绝缘电阻测试仪器的电压等级/V:1000VAC(1400VDC);
介质试验电压/kV:2000VAC(2800VDC)。
3)介电强度性能试验:
i.将通过固定电阻或参考点接地的电路断开;
ii.在高压系统未工作的状态下,在各独立电路与其壳体之间施加频率为50Hz±5Hz的正弦波形交流电压,试验电压等级根据表1选取,历时1min;
iii.在高压系统未工作的状态下,在无电气联系的各电路之间施加频率为50Hz±5Hz的正弦波形交流电压,试验电压等级根据表1选取,历时1min。
三、新能源电动汽车关键零部件搭铁共地和绝缘实现方法
1、技术设计关键点:
1)整车地:电池负极直接接车身,需做专门防腐蚀处理;
2)常规电器的搭铁共地处理原则;
整车控制器壳体与整车底盘车架至少要有一个以上搭铁接地点;
壳体与车身接地点要做专项防腐蚀处理;
3)三大系统的搭铁共地处理原则
动力电池壳体与整车底盘车架至少要有两个以上搭铁接地点;
电机控制器壳体与整车底盘车架至少要有两个以上搭铁接地点;
整车控制器壳体与整车底盘车架至少要有一个以上搭铁接地点;
采用专门的软连接母线排作为第二道搭铁共地保护线。
壳体与车身接地点要做专项防腐蚀处理;
整车控制器、电机控制器、BMS的电源地处理方式:内部与壳体链接;
专门引出地线与外壳搭铁,接地点要做专项防腐蚀处理。
2、 测试验证关键点:
1)壳体与车架的接触电阻;通过专项电阻测试仪测试验证;
2)耐腐蚀性强度测试验证;通过专项盐雾试验测试验证;
3)抗震性验证;通过专项震动性试验测试验证。
四、案例
1、丰田普锐斯;
l 电源地搭铁共地方式:
1)DC/DC在前舱,起动电池在后背行李箱;
搭铁共地处理方式:DC/DC负极通过前舱壳体与车体搭接;
起动电池正负极线连接到DC/DC正负极端口。
2)前舱系统集成:电机驱动器,DC/DC,BMS等;
搭铁共地处理方式:
壳体内:所有控制板的接地都连接到前舱壳体上;
壳体外:DC/DC负极通过前舱壳体与车体搭接。
l 屏蔽线层搭铁共地方式;
通过专门引线处理。
l 信号线搭铁共地方式;
通过专门引线处理。
l 模拟信号线搭铁共地方式;
通过专门引线处理。
2、常用公交大巴
公交大巴特点:
控制系统在前舱,驱动系统在后舱, 动力电池系统在中舱,前后
距离大约12米左右,搭铁共地有自身特点;
l 电源地搭铁共地方式:
1)DC/DC在后舱;
搭铁共地处理方式:DC/DC负极通过壳体与车体搭接;
起动电池负极通过引线与车体搭接;
为确保搭铁共地可靠性,可增加第二搭铁共地点:
通过软铜排,联接于DC壳体与车体之间。
2)电机驱动器在后舱;
BMS在中舱;
搭铁共地处理方式:
壳体内:控制板接地连接到自身内壳体上;
壳体外:身内壳体与车体搭接。
为确保搭铁共地可靠性,可增加第二搭铁共地点:
通过软铜排,联接于模块壳体与车体之间。
l 屏蔽线层搭铁共地方式;
通过专门引线处理。
l 信号线搭铁共地方式;
通过专门引线处理。
l 模拟信号线搭铁共地方式;
通过专门引线处理。
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