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电动汽车高压线束的工作特点及负荷计算

1.1与传统内燃机车型的区别
    纯电动客车的行驶特点和运行工况与传统内燃机车型的区别:
    1)安全要求。为了满足车辆动力性要求,本项目车型配置额定电压384 V容量100 Ah的聚合物铿离子电池组,应保证高压系统运行安全,并具备触电防护措施。
    2)工况复杂。车辆主要在城市运行,路况相对复杂,频繁地起步、加减速和制动停车,电器负荷变化大,同时还要考虑制动能量回馈对电器系统的影响。
    3)多电压系统。车辆中有12V低压直流电源、动力电池高压直流电源以及220 V充电交流电源三种电压系统。
    4)工作时间长。车辆充电时间为8~10h,系统应在无人看管的条件下长时间可靠运行。
1.2高压线束的工作特点
    纯电动客车的运行特点决定了线束的特殊性,相比低压线束,高压线束具有以下特点:
    D高电压。车辆动力电池最高电压达到420 V,要求线束绝缘材料具有更高的介电强度和规格尺寸。
    2)大电流。动力电池容量为100Ah,按国标试验方法的恒流放电9I3计算,输出电流可达300 A,线束能够稳定运行,就需要更大的连接器接触而积和导线截而积。
    3)密封性。水和灰尘的侵蚀将导致线束绝缘性能下降,造成高压击穿、漏电等安全隐患,要求线束有更高的防护等级。
    4)高耐热。车辆大电流运行时的焦耳效应会产生热量,导致线束自身和周围温度上升,使线束产生更大的温升,要求线束具有更好的耐热性能,客车国标规定非热源附件线束的耐温为105°C,高压线束耐热性一般要达到125℃,甚至更高。
    5)抗电磁干扰。电动车辆运行时,反复变化的电器负荷与系统中大量采用的变频技术,造成线束电压、电流和频率的剧烈波动,产生较大的电磁干扰,并对车辆本身及周围环境的电气电子设备造成影响,所以线束需要对电磁干扰进行屏蔽,以满足电磁兼容性(CEMC)要求叽
    6)耐久性能。线束应具有耐温、耐候、耐介质腐蚀、耐振以及导线破损防护等性能,并具备较大的安全余量和连接寿命,保证车辆长期可靠运行。
    7)成本高。车辆运行条件和使用环境的特殊性,导致高压线束成本昂贵。设计中,应避免结构与规格的过度选配,造成成本上升。
1.3高压线束的负荷计算
    车辆的动力电池除了驱动动力电机外,还为动力转向、空调采暖、DC/DC!转换器等大功率用电设备提供电能,同时接收交流充电机提供的慢充电流、外部充电桩提供的快充电流,以及车辆制动时电机的能量回馈电流,为此车辆设计高压分配器与高压线束进行电能的分配和传输,如图1所示。
    纯电动客车在不同工况运行时,电器设备的用电负荷变化较大,所以线束设计需要综合考虑电器负载的额定电流、峰值电流及工作时间等参数。以纯电动客车的电机系统为例,根据电机功率计算变频器的输入峰值功率Pb1。

 
 

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