隨著新能源汽車(chē)市場(chǎng)的迅猛崛起，電動(dòng)汽車(chē)正迅速占領(lǐng)現(xiàn)代城市的街頭巷尾，成為城市交通的新寵。在這股熱潮中，高壓配電盒(PDU)扮演著舉足輕重的角色。作為電動(dòng)汽車(chē)高壓系統(tǒng)的“大腦”，PDU不僅掌控著充放電的節(jié)奏，還時(shí)刻守護(hù)著電路的安全，避免過(guò)載和短路的風(fēng)險(xiǎn)。它更是高壓采樣、低壓控制等關(guān)鍵功能的執(zhí)行者，為電動(dòng)汽車(chē)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

　　圖1、高壓配電盒(PDU)圖例

　　高壓配電盒(Power Distribution Unit，PDU)是新能源車(chē)高壓系統(tǒng)解決方案中的高壓電源分配單元。它與眾多高壓部件緊密相連，如同一位調(diào)度員，精確協(xié)調(diào)著動(dòng)力電池、電機(jī)控制器、電動(dòng)空調(diào)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向等各個(gè)“部門(mén)”的工作。無(wú)論是動(dòng)力電池和充電，還是電機(jī)、空調(diào)、轉(zhuǎn)向、氣泵、暖風(fēng)等，都離不開(kāi)PDU的精準(zhǔn)指揮和高效協(xié)調(diào)。

　　圖2、汽車(chē)調(diào)度員的高壓配電盒

　　高壓配電盒，無(wú)疑是電動(dòng)汽車(chē)科技的核心競(jìng)爭(zhēng)力，所具備的優(yōu)勢(shì)讓人眼前一亮：

　　首先，高壓配電盒擁有驚人的高集成度。它像是一個(gè)智能管家，將電機(jī)控制器、充電器、DC/DC變換器等眾多控制模塊巧妙地融為一體。這樣的設(shè)計(jì)不僅讓整車(chē)的電氣系統(tǒng)變得更為緊湊、簡(jiǎn)潔，更大幅減少了系統(tǒng)的復(fù)雜性，讓駕駛體驗(yàn)更加流暢自如。

　　其次，高壓配電盒增強(qiáng)了汽車(chē)的高可靠性。每一個(gè)控制模塊都配備了過(guò)載短路保護(hù)功能，一旦電路出現(xiàn)異常，它能夠迅速切斷電源，避免潛在的安全隱患。同時(shí)，PDU還能實(shí)時(shí)監(jiān)控高壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，確保駕駛者的安全。

　　最后，高壓配電盒還具備極高的靈活性。它的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)靈活多變，可以根據(jù)不同客戶的需求進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，完美適應(yīng)各種車(chē)型的特點(diǎn)。隨著汽車(chē)科技的不斷發(fā)展，PDU的功能也在不斷拓展，將來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景更值得期待。

　　圖3、高壓配電盒的主要功能

　　BDU(Battery Disconnect Unit)，即電池包斷路單元，是專為電池包內(nèi)部設(shè)計(jì)的配電盒。每一個(gè)BDU都是根據(jù)車(chē)廠獨(dú)特需求精心定制的，因此，深入了解并收集客戶的具體需求及其整車(chē)電氣性能是至關(guān)重要的。BDU的安裝方式多種多樣，根據(jù)其在電池包中的位置，我們可以將其分為電池箱內(nèi)安裝式和箱外安裝式，后者也被稱為Battery Junction Box。箱內(nèi)安裝式的BDU，其外殼采用的是輕巧的塑料材質(zhì)，對(duì)IP等級(jí)并無(wú)特殊要求。而箱外安裝式則采用了堅(jiān)固的鋁合金殼體，達(dá)到了IP67的高等級(jí)防護(hù)要求。BDU產(chǎn)品的核心元器件，主要選用了繼電器、熔斷器、預(yù)充電阻、電流采集組件、銅排、連接器與高低壓線束總成、可選配的MSD和BMS等組件構(gòu)成。這些組件協(xié)同工作，使得BDU能夠穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，為電動(dòng)汽車(chē)的安全與性能提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

　　PDU(Power Distribution Unit)，即高壓配電盒，不僅僅為電池包服務(wù)，還為汽車(chē)的所有高壓組件供電、管控和保護(hù)。PDU產(chǎn)品的核心元器件，主要選用了繼電器、熔斷器、預(yù)充電阻、電流采集組件、銅排、連接器與高低壓線束總成、高壓接插件、MSD和BMS等組件構(gòu)成。

　　圖4、部分PDU和BDU方案矩陣表

　　因此工程師設(shè)計(jì)一款高壓配電盒，需要充分考慮的器件選型有：1、繼電器

　　繼電器雖小，這個(gè)看似普通的電子元件，卻是新能源汽車(chē)電路中的關(guān)鍵一環(huán)。它們按照電路的需求被細(xì)分成多種類(lèi)型，如高壓主正/主負(fù)繼電器、預(yù)充繼電器、快充繼電器、PTC加熱繼電器、空調(diào)繼電器等。你知道嗎?每臺(tái)新能源汽車(chē)都需要配備5-8只高壓直流繼電器，它們各司其職，確保車(chē)輛電路的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　說(shuō)到高壓直流電路，普通的繼電器可就難以滿足需求了。因此，真空型和充氣型繼電器成為了電動(dòng)汽車(chē)中的主流選擇。真空，這個(gè)看似空無(wú)一物的空間，其實(shí)是理想的絕緣體。由于高壓電弧產(chǎn)生于絕緣介質(zhì)的電離，而真空本身沒(méi)有介質(zhì)，因此觸點(diǎn)間能夠擁有極好的隔離效果。當(dāng)然，完全的真空狀態(tài)只是理論上的，實(shí)際中總會(huì)殘留一些雜氧。這些雜氧在有電弧的情況下，會(huì)與銅電極反應(yīng)生成氧化銅，導(dǎo)致接觸電阻增大，從而增加了繼電器失效的風(fēng)險(xiǎn)。

　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，目前主要應(yīng)用的是充氣型繼電器。這種繼電器的主要滅弧解決方案是氫氣和氮?dú)?。其中，充純氫氣的繼電器還加入了偏轉(zhuǎn)磁鐵輔助滅弧，其效果相比抽真空及充氮?dú)鉁缁「鼮槌錾?。這是因?yàn)闅錃獾慕^緣性能極佳，難以電離，為電動(dòng)汽車(chē)的安全運(yùn)行提供了有力保障。

　　圖5、松下繼電器相關(guān)型號(hào)

　　高壓繼電器的選型可是一門(mén)技術(shù)活!我們想要選出最適合的高壓繼電器，推薦工程師按照以下步驟來(lái)：

　　了解清楚客戶的初步需求，這可是關(guān)鍵的第一步。額定電壓、額定電流、充放電峰值電流、峰值電流持續(xù)時(shí)間、抗震性能、工作環(huán)境要求、海拔高度、車(chē)輛的運(yùn)行模擬工況等等，這些都得一一搞清楚。

　　熟練查詢和掌握高壓繼電器的常用參數(shù)。觸點(diǎn)參數(shù)、常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、性能參數(shù)、絕緣電阻、耐壓、工作電流、工作電壓、安裝孔尺寸、安裝孔大小等等，這些參數(shù)都得了解得一清二楚。

　　根據(jù)額定電壓來(lái)選匹配型號(hào)。大多數(shù)高壓繼電器的電壓范圍都很廣，可以匹配大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。但這只是參考，還得繼續(xù)往下看。

　　根據(jù)額定電流來(lái)進(jìn)一步縮小范圍選擇型號(hào)。選擇的繼電器額定電流要比客戶需求的額定電流大，且盡量接近。比如客戶需要200A的額定電流，選型留有余量，則推薦選擇一個(gè)額定電流為250A的繼電器。但這只是暫時(shí)的選擇，接下來(lái)還得進(jìn)一步確認(rèn)信息。

　　根據(jù)客戶提供的峰值電流來(lái)預(yù)估預(yù)期使用壽命。這可是關(guān)系到繼電器能用多久的重要信息。

　　根據(jù)電池包電氣性能預(yù)估短路電流，再根據(jù)預(yù)估短路電流估算高壓繼電器的失效時(shí)間。這可是關(guān)系到電路安全的重要環(huán)節(jié)。

　　根據(jù)短路時(shí)高壓繼電器的失效時(shí)間和熔斷器的失效時(shí)間做對(duì)比。要確保短路時(shí)繼電器的失效時(shí)間比熔斷器的失效時(shí)間要長(zhǎng)，這樣才能保證電路的安全。這里除了對(duì)照繼電器詳細(xì)的數(shù)據(jù)手冊(cè)，最快的方式是讓繼電器廠商幫忙比對(duì)和推薦。

　　汽車(chē)高壓繼電器品牌有松下、泰科、歐姆龍、博世、富士通、宏發(fā)、三友、航天電器、福特繼電器等。

　　2、熔斷器

　　電池包里的熔斷器，就像一位忠誠(chéng)的守護(hù)者，時(shí)刻保護(hù)著電池包的安全。其中，主回路熔斷器需要擁有最大的電流承載能力，專門(mén)用來(lái)保護(hù)電池包的安全。而其他的輔助回路熔斷器，也是不可或缺的“小幫手”，共同維護(hù)著整個(gè)電池系統(tǒng)的穩(wěn)定。目前一輛新能源汽車(chē)大概需要7-8顆熔斷器。

　　鋰電池、儲(chǔ)能電容、電動(dòng)機(jī)、變流器和電控線路等均是直流系統(tǒng)成員。而為了確保它們能安全可靠地運(yùn)行，就需要有直流類(lèi)型的熔斷器來(lái)保駕護(hù)航。這些熔斷器就像一個(gè)個(gè)英勇的士兵，串聯(lián)在電路中，隨時(shí)準(zhǔn)備切斷那些可能對(duì)回路造成威脅的過(guò)電流。

　　你知道嗎?當(dāng)電路中的電流過(guò)大時(shí)，熔斷器里的金屬元件會(huì)因?yàn)榻孛婷娣e較小而迅速升溫，直到達(dá)到熔點(diǎn)。這時(shí)，熔斷器就會(huì)發(fā)揮它的神奇作用，自動(dòng)熔斷，切斷電路，從而保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)不受損害。

　　而在電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)里，大多數(shù)車(chē)型的系統(tǒng)最大電壓都在700VDC以下，但也有少數(shù)特殊款的電壓會(huì)稍高一些。因此，用于電池保護(hù)的熔斷器主要分為500VDC和700VDC兩種類(lèi)型，電流等級(jí)則多以200A~400A為主。這些熔斷器不僅具備超強(qiáng)的短路開(kāi)斷能力，還能確保整個(gè)系統(tǒng)在遇到問(wèn)題時(shí)能夠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

　　圖6、汽車(chē)熔斷器結(jié)構(gòu)組成

　　在熔斷器的選型過(guò)程中，我們需要像偵探一樣，細(xì)心地搜集和分析客戶的每一個(gè)需求。額定電壓、額定電流、充放電峰值電流、峰值電流持續(xù)時(shí)間、抗振性能、工作環(huán)境溫度、精度、海拔高度、壽命要求、可靠性、尺寸和重量等信息，都是我們選擇熔斷器的重要依據(jù)。盡管原則上需要提供路測(cè)工況，但現(xiàn)實(shí)情況是國(guó)內(nèi)的主機(jī)廠大多無(wú)法提供，這就要求我們憑借經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)來(lái)做出最佳判斷。

　　我們要確保熔斷器的工作電壓不小于PDU的額定電壓，這是保證熔斷器能夠正常工作的前提。

　　我們根據(jù)額定電流和峰值電流來(lái)進(jìn)一步縮小選擇范圍。選擇的熔斷器額定電流應(yīng)大于PDU的額定電流，但同時(shí)又不能超過(guò)峰值電流。比如，如果PDU的工作額定電流是200A，峰值電流是400A，那么熔斷器的額定電流就應(yīng)該在300A到350A之間選擇。

　　選擇熔斷器并不是一件簡(jiǎn)單的事情。因?yàn)槿蹟嗥魇峭ㄟ^(guò)熱能來(lái)實(shí)現(xiàn)熔斷的，而熱能受到熱傳導(dǎo)、風(fēng)冷、液冷、頻率因數(shù)以及熔斷器安裝殼體環(huán)境因數(shù)等多種因素的影響，這使得我們很難準(zhǔn)確預(yù)估熔斷器的使用壽命。因此，在選擇熔斷器額定電流時(shí)，我們通常會(huì)按照經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇，一般來(lái)說(shuō)，熔斷器的額定電流是PDU工作額定電流的2倍到2.5倍，但絕對(duì)不能超過(guò)PDU的峰值電流。

　　在選擇完熔斷器后，我們還需要跟進(jìn)熔斷器的熔斷時(shí)間曲線表，校正PDU峰值電流持續(xù)時(shí)間是否小于熔斷器的熔斷時(shí)間。如果PDU的峰值電流持續(xù)時(shí)間小于熔斷器的熔斷時(shí)間，那么我們的初選型就是正確的。

　　雖然我們已經(jīng)通過(guò)一系列步驟選出了合適的熔斷器，但原則上我們還是建議進(jìn)行上線測(cè)試。因?yàn)楦邏合到y(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，其他材料的耐壓等級(jí)、電性的設(shè)計(jì)、銅排的過(guò)流設(shè)計(jì)、裝配工藝等因素都可能對(duì)熔斷器的性能產(chǎn)生影響。因此，只有通過(guò)實(shí)際的測(cè)試，我們才能確保所選的熔斷器能夠在高壓系統(tǒng)中穩(wěn)定、可靠地工作。

　　汽車(chē)熔斷器品牌有巴斯曼、力特、美爾森、太平洋精工、西霸、森薩塔、西門(mén)子、法雷、友熔、中熔、蘇熔、好利來(lái)、艾德樂(lè)、超容、國(guó)金電子、標(biāo)迪電子、大賽璐、中貝、西聯(lián)等。

　　3、預(yù)充電阻

　　當(dāng)我們談及新能源汽車(chē)的啟動(dòng)過(guò)程，就不得不提高壓預(yù)充這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在電源初次為電容充電時(shí)，如果不加以適當(dāng)?shù)南拗?，巨大的充電電流?huì)如同脫韁的野馬，對(duì)繼電器、整流器件以及待充電容造成猛烈的沖擊。而預(yù)充電阻，正是那匹“馴馬師”，它巧妙地利用電阻的限流特性，將這股狂暴的電流馴服在安全的范圍內(nèi)。

　　圖7、預(yù)充電阻結(jié)構(gòu)

　　新能源汽車(chē)內(nèi)部都配備了容量可觀的母線電容。想象一下，在冷態(tài)啟動(dòng)的情況下，如果主繼電器未經(jīng)預(yù)充電直接閉合，電池的高壓將如洪水猛獸般直接涌入空無(wú)一物的母線電容，這無(wú)異于制造了一次瞬間短路。巨大的電流瞬間涌現(xiàn)，不僅會(huì)摧毀繼電器，更可能對(duì)整個(gè)電池管理系統(tǒng)造成毀滅性的打擊。而預(yù)充電阻的加入，就像是為這場(chǎng)“洪水”筑起了一道堅(jiān)固的堤壩。它先通過(guò)預(yù)充電回路，溫和地為母線電容進(jìn)行預(yù)充電，讓電容在主電路接通之前逐漸充滿電量。這樣，當(dāng)主電路真正接通時(shí)，電流就能夠在預(yù)充電阻的調(diào)控下，平穩(wěn)而安全地流動(dòng)，從而確保了整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　圖8、兩種母線電容

　　對(duì)于預(yù)充電阻器，常見(jiàn)的類(lèi)型都是金屬鋁殼電阻，屬于功率電阻中的線繞電阻。預(yù)充

　　預(yù)充電阻選型前，我們首先要清楚地了解使用工況及參數(shù)要求，歸納如下：高壓電池電源輸出電壓、繼電器的額定電流、母線電容容值、啟動(dòng)時(shí)可能的最高環(huán)境溫度、電阻的溫升要求、電容預(yù)充所需達(dá)到的電壓、達(dá)到充電電壓時(shí)所需的時(shí)間、單次脈沖還是連續(xù)脈沖?如果是連續(xù)脈沖，電阻能抵抗連續(xù)脈沖的次數(shù)和脈沖的間隔時(shí)間分別是?電池被濫用時(shí)，要求電阻保持正常工作狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間、電阻的安裝結(jié)構(gòu)和接線方式、絕緣電壓的要求。

　　圖9、預(yù)充電阻

　　在了解以上參數(shù)后就需要做一些基本的計(jì)算。通常情況下預(yù)充電被要求在300ms到500ms內(nèi)完成，在這么短的時(shí)間內(nèi)，電流通過(guò)電阻絲或電阻體所產(chǎn)生的高熱量來(lái)不及被電阻的骨架吸收，電阻絲或電阻體本身將不得不承擔(dān)絕大部分脈沖的能量。所以我們要先計(jì)算啟動(dòng)時(shí)的脈沖能量，然后再以電阻阻值、電阻功率、電阻類(lèi)型、電阻峰值功率選擇合適的電阻方案。

　　計(jì)算公式：T = RC * Ln[(Vbat - V0)/( Vbat - Vpre)]

　　公式中：T為預(yù)充電時(shí)間，R為預(yù)充電阻，C為負(fù)載端電容，Vbat為電池包電壓，V0為負(fù)載端閉合高壓前的電壓(可表示為0)，Vpre為預(yù)充結(jié)束時(shí)負(fù)載端電壓。

　　電阻計(jì)算過(guò)程示例：

　　假設(shè)整車(chē)中，電池的電壓為Us=400V，負(fù)載電容C=1000uF，要求的充電時(shí)間為500ms，即在500ms后，電容充電到90%*Us，即Ut=360V，那么據(jù)此來(lái)計(jì)算預(yù)充電阻R的阻值。根據(jù)前面講到的公式，可以直接得到R=0.5/(0.001*ln10)=217Ω。汽車(chē)預(yù)充電阻品牌有泰科、威世、KOA、KANTHAL、OHMITE、來(lái)福、世達(dá)電阻、翔勝、鼎聲微電等。

　　4、電流采集組件汽車(chē)電流采集常用元件有兩大類(lèi)：電流傳感器和分流器，實(shí)現(xiàn)對(duì)于每一個(gè)通過(guò)PDU的電流值進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控。它們?nèi)缤姎庀到y(tǒng)的“眼睛”，時(shí)刻測(cè)量和監(jiān)控著通過(guò)PDU的每一個(gè)電流值。

　　圖10、電流采集常用元件

　　在電流檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，我們常用的技術(shù)包括電阻分流器采樣和磁通門(mén)傳感器采樣。前者采用接觸式測(cè)量方式，后者則是非接觸式測(cè)量。這兩種方式各有千秋，適用于不同的場(chǎng)景和需求。選型過(guò)程中，我們會(huì)首先根據(jù)客戶提供的使用情況電氣參數(shù)進(jìn)行初步篩選。額定電壓、額定電流以及充放電瞬間的最大電流等關(guān)鍵參數(shù)，都是我們選型的重要依據(jù)。此外，我們還會(huì)考慮PDU的外部尺寸、裝配便利性以及維護(hù)便利性等因素，以確保所選型號(hào)能夠完美匹配客戶的實(shí)際需求。

　　圖11、邁來(lái)芯智能分流器電流傳感器

　　如果客戶有指定品牌，我們會(huì)在該品牌內(nèi)進(jìn)行選型;如果客戶沒(méi)有指定品牌，我們會(huì)根據(jù)產(chǎn)品利潤(rùn)、廠商應(yīng)用的車(chē)型、價(jià)格、保修期、產(chǎn)品誤差范圍以及信賴性等因素進(jìn)行綜合考量，以選出最合適的型號(hào)。價(jià)格雖然是一個(gè)考慮因素，但絕不是決定性的。

　　特別值得一提的是，當(dāng)客戶需要偵測(cè)峰值電流時(shí)，我們會(huì)選用電流最大量測(cè)得比峰值電流接近的傳感器;如果不需要偵測(cè)峰值電流，我們則會(huì)選用接近額定電流但大于額定電流的傳感器型號(hào)。此外，霍爾傳感器因其長(zhǎng)壽命和高精度而受到客戶的青睞，只要量測(cè)誤差率符合要求，它幾乎可以無(wú)限期地使用。

　　而在分流器的選擇上，雖然其精度略遜于霍爾傳感器，但因其穩(wěn)定性和可靠性也受到了客戶的認(rèn)可。分流器實(shí)際就是一個(gè)阻值很小的電阻，當(dāng)有直流電流通過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓降，從而供直流電流表顯示。常用的壓降值為75mV或45mV，我們一般選用滿度值75mV的分流器。

　　汽車(chē)電流采集元件或模組品牌有萊姆、埃戈羅、邁來(lái)芯、德州儀器、英飛凌、霍尼韋爾、巨磁智能、聚永昶、精微特、保隆、芯進(jìn)、開(kāi)步睿思、冰零科技、英邁、新納、佛山好運(yùn)、航智、納芯微、意瑞半導(dǎo)體等。

　　5、銅排、連接器與高低壓線束總成、MSD等5.1、銅排銅排由銅材質(zhì)組成，根據(jù)加工工藝可分為軟銅排、硬銅排和FlatWire銅排。銅排是用來(lái)串聯(lián)繼電器、熔斷器、預(yù)充電阻等功能元件，保證電流可靠導(dǎo)通。而且動(dòng)力電池輸出的電流在PDU中的分配依靠銅排進(jìn)行傳輸。

　　軟銅排，多層薄銅箔疊層，具有高柔軟性可提供各種彎曲、扭曲和折疊形狀，以適應(yīng)所需的空間，且可更換絕緣滿足各種溫度或絕緣要求。在目前的應(yīng)用場(chǎng)景里應(yīng)用廣泛。

　　硬銅排，通常使用在在緊湊型電池組空間內(nèi)，充當(dāng)導(dǎo)體其絕緣有熱縮管/模內(nèi)注塑浸塑等。

　　FlatWire銅排，用于連接HEV、EV和ESS行業(yè)中的單個(gè)蓄電池單元和電氣部件，適用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)和ESS的充電電池，也可作為主電源和配電設(shè)備之間的傳統(tǒng)母線(模具)連接的替代方案。

　　圖12、銅排

　　銅排的設(shè)計(jì)需要依照國(guó)標(biāo)GBT 5585.1-2005規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，載流能力與橫截面積有關(guān)。銅排載流能力參考下表。

　　也可使用估算法：?jiǎn)螚l銅母排載流量= 寬度(mm) X 厚度系數(shù)，

　　雙母排載流量= 寬度(mm) X 厚度系數(shù) X 1.5(經(jīng)驗(yàn)系數(shù))。

　　銅排和鋁排也可以按平方數(shù)來(lái)，通常銅應(yīng)該按5-8A/平方，鋁應(yīng)該按3-5A/平方。

　　常用銅排的載流量計(jì)算方法：

　　40℃時(shí)銅排載流量=排寬*厚度系數(shù)

　　排寬(mm);厚度系數(shù)為：母排12厚時(shí)為20;依次為：[12-20，10-18，8-16，6-14，5-13，4-12]

　　雙層銅排[40℃]=1.56-1.58單層銅排[40℃](根據(jù)截面大小定)

　　3層銅排[40℃]=2單層銅排[40℃]

　　4層銅排[40℃]=單層銅排[40℃]*2.45(不推薦此類(lèi)選擇，最好用異形母排替代)

　　銅排[40℃]= 銅排[25℃]*0.85

　　鋁排[40℃]= 銅排[40℃]/1.3

　　例如求TMY100*10載流量為：

　　單層：100*18=1800(A)[查手冊(cè)為1860A];

　　雙層：2(TMY100*10)的載流量為：1860*1.58=2940(A);[查手冊(cè)為2942A];

　　三層：3(TMY100*10)的載流量為：1860*2=3720(A)[查手冊(cè)為3780A]。

　　5.2、連接器

　　電動(dòng)汽車(chē)上所用的高壓連接器有公端和母端之分，公端往往以線端的形式存在，母端的出線方式總體有銅排、螺栓和線纜壓接三種。在性能上相對(duì)傳統(tǒng)連接器也有更高的要求，如高壓互鎖HVIL、IP67/68、IP6K9K防護(hù)、阻燃等級(jí)V0、電磁防護(hù)等。電動(dòng)汽車(chē)汽車(chē)連接器不同于傳統(tǒng)工業(yè)及傳統(tǒng)汽車(chē)用連接器，傳統(tǒng)的連接器設(shè)備難以滿足其大電流、高電壓的要求，所以連接器廠商也都在布局針對(duì)新能源汽車(chē)的大功率連接產(chǎn)品。在高壓連接器領(lǐng)域，國(guó)際企業(yè)的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)明顯，但近幾年國(guó)內(nèi)的中高端產(chǎn)品也形成了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，逐漸掌握了先進(jìn)的工藝技術(shù)，初步形成了較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

　　圖13、高壓連接器

　　高壓連接器的安全防護(hù)主要指電氣性能滿足設(shè)計(jì)要求，如絕緣、耐壓、電氣間隙、爬電距離、防呆、防觸指(端子周?chē)咏^緣材料，高出端子高度或者端子加塑料帽)設(shè)計(jì)等符合規(guī)定要求，除了以上性能，應(yīng)用時(shí)，需重點(diǎn)關(guān)注連接器HVIL和密封防護(hù)、EMC性能。連接器壽命、成本：對(duì)于連接器性能壽命要求，各大主機(jī)廠都有對(duì)應(yīng)的規(guī)定，不再累述。高壓連接器選型過(guò)程，產(chǎn)品成本不應(yīng)是第一考慮因素，只有在滿足性能要求基礎(chǔ)上，降本增效才有可能，除非愿意以犧牲整車(chē)高壓電氣連接可靠性為代價(jià)。當(dāng)然，為保證產(chǎn)品性能，選型中也應(yīng)避免結(jié)構(gòu)和規(guī)格的過(guò)度選配，造成產(chǎn)品成本的提升。

　　5.3、高低壓線束

　　高壓線束是電動(dòng)汽車(chē)?yán)锩娴倪B接器和線纜在整個(gè)車(chē)運(yùn)行當(dāng)中非常關(guān)鍵的連接件，影響高壓線束的隱患主要有是過(guò)熱或燃燒，以及惡劣環(huán)境對(duì)線束的應(yīng)還有屏蔽性能、進(jìn)水進(jìn)塵的風(fēng)險(xiǎn)等。不同于傳統(tǒng)汽車(chē)12V線束，高壓線束還需要考慮與整車(chē)電氣系統(tǒng)的磁兼容性。

　　圖14、高低壓線束

　　在實(shí)際使用中，電動(dòng)汽車(chē)受到的電磁干擾是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的近百倍。電動(dòng)汽車(chē)的高壓線束是高效的電磁干擾發(fā)射天線和接收天線，是導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)出現(xiàn)電磁兼容故障及輻射干擾超過(guò)法規(guī)要求的最重要原因。

　　高壓線束生產(chǎn)的磁干擾會(huì)影響到汽車(chē)信號(hào)線路中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院蜏?zhǔn)確性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到整車(chē)的操控和安全性。所以，在高壓線束外邊常常采用注膠、包裹屏蔽線等方式來(lái)減少對(duì)整車(chē)的磁干擾。歐盟還對(duì)汽車(chē)線束中含有的鉛、汞、鎘等6中物質(zhì)的含量進(jìn)行了規(guī)定，要求必須通過(guò)RoHS認(rèn)證。

　　5.4、MSD

　　電動(dòng)汽車(chē)一般都采用較高的電壓平臺(tái)，回路中電壓高達(dá)幾百伏，所以具有一定的危險(xiǎn)性。在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，免不了會(huì)出現(xiàn)一些故障需要進(jìn)行排查與維修，這個(gè)時(shí)候是嚴(yán)禁帶電操作的。那怎么辦呢?總不能每次維修都把所有的電池箱全部拆下來(lái)吧，那樣工作量太大。所以一般在電池箱和配電盒上都安裝有MSD，即手動(dòng)維修開(kāi)關(guān)。在維修時(shí)，拔下MSD，實(shí)現(xiàn)回路的物理性斷開(kāi)才能進(jìn)行作業(yè)，從而保護(hù)人員的安全。手動(dòng)維修開(kāi)關(guān)(MSD)還是整個(gè)電池包對(duì)外通斷的安全衛(wèi)士，在發(fā)生外部短路或需要手動(dòng)斷開(kāi)高壓時(shí)，MSD能及時(shí)為乘客和車(chē)輛提供斷電的安全防護(hù)作用。

　　圖15、手動(dòng)維修開(kāi)關(guān)(MSD)

　　在MSD選型時(shí)，有幾個(gè)關(guān)鍵的因素需要考慮：

　　額定電壓：如果PACK的最大電壓在400V上下，應(yīng)選擇大于等于DC450V檔;

　　負(fù)載持續(xù)電流：MSD的額定電流應(yīng)大于負(fù)載持續(xù)電流，比如2倍(具體大小應(yīng)根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)來(lái)定);

　　負(fù)載峰值電流：MSD的負(fù)載峰值電流能力需要大于負(fù)載峰值電流;

　　反應(yīng)時(shí)間考慮：MSD的熔斷反應(yīng)時(shí)間應(yīng)該小于繼電器的粘連時(shí)間。

　　舉例來(lái)說(shuō)，如某車(chē)輛電池包的輸出功率要求電流約130A，Pack的最大電壓420V，則

　　a、MSD的額定電壓需要大于等于450V。

　　b、考慮負(fù)載持續(xù)電流：MSD可選350A的Fuse(350A>2*130A)。

　　c、反應(yīng)時(shí)間考慮：即Umax：420V DCR 100mΩ，短路電流為Umax/DCR=4200A。

　　從下圖可以看到4000A時(shí)MSD熔斷時(shí)間為4ms，繼電器粘連時(shí)間約30ms， MSD的熔斷時(shí)間小于繼電器的粘連時(shí)間，也可以滿足選型需求。

　　圖16、MSD產(chǎn)品規(guī)格

　　隨著整個(gè)行業(yè)的產(chǎn)品逐漸平臺(tái)化，MSD的類(lèi)別也逐漸固定下來(lái)，主要是從最大電壓和最大電流兩個(gè)參數(shù)來(lái)進(jìn)行劃分，這樣既利于工程師選型，也利于實(shí)現(xiàn)更低的成本;因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)是直流系統(tǒng)，所以一定要選用集成直流熔斷器的MSD品牌，還得考慮降熔系數(shù);MSD集成銅排的按系統(tǒng)額定電流選型;MSD主流有冠簧、片簧可選，一般來(lái)說(shuō)片簧的載流能力更強(qiáng)，已逐漸成為主流。

　　關(guān)于MSD尺寸選型的注意事項(xiàng)：

　　MINI MSD，市場(chǎng)主流開(kāi)孔尺寸基本與深圳安費(fèi)諾一致，主流品牌MINI MSD可以達(dá)到600Vdc 350A，也有個(gè)別廠家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出支持800Vdc 350A的MINI MSD。

　　方型MSD，安裝孔尺寸為84.8*84.8，最早是泰科開(kāi)發(fā)出來(lái)的，目前市場(chǎng)上開(kāi)孔尺寸基本以此為主流。但南北安費(fèi)諾自家兩家公司的開(kāi)孔尺寸也不盡相同，無(wú)法無(wú)縫切換。目前有廠家開(kāi)發(fā)出了可以兼容同時(shí)兼容南北安費(fèi)諾開(kāi)孔尺寸的MSD，也算牛的了。

　　EV級(jí)MSD，EV級(jí)，顧名思義就是集成了EV級(jí)熔斷器(簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是通過(guò)了日本JASO D622全系列認(rèn)證的熔斷器，因?yàn)橹袊?guó)還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，所以只能參考日本標(biāo)準(zhǔn))的MSD。此類(lèi)產(chǎn)品往往應(yīng)用于乘用車(chē)上，比如江淮IEV7T，IEV7S等車(chē)型。

　　安裝方式的選擇：內(nèi)安裝還是外安裝。

　　產(chǎn)品老化后的溫升、防水、振動(dòng)等考量。

　　圖17、汽車(chē)連接器

　　汽車(chē)銅排、連接器與高低壓線束總成、MSD等制造商品牌有泰科、矢崎、安波福、羅森伯格、航空電子、JST、住友、安費(fèi)諾、意力速、韓國(guó)端子、立訊、鴻騰、蘇州智綠、鼎通、瑞可達(dá)、得潤(rùn)、勝藍(lán)、徠木、合興、中航光電、電連技術(shù)、永貴、長(zhǎng)盈精密、八達(dá)光電、喬合里、連動(dòng)電力、順科新能源、華豐、龍立電子、寰宇、琥正、索維爾、英邁德電、得意精密、鑫喜電子、巴斯巴、特拉斯特、意華、西比亞、龍友、康尼新能源、亨通、晨風(fēng)綠能、可瑞西、瑞豐電器、國(guó)威通、思科賽德、沃爾、日新傳導(dǎo)、正牌科電、伊克斯康、納百川、瑞安達(dá)光電、安科新能源、智軒、康吉奧、航天電器、亞力盛、科信成、乾德電子等。

　　綜上所述，高壓配電箱還得遵循以下設(shè)計(jì)原則：器件布置緊湊、體積小，易于拆卸和裝配。由于箱體空間較小，電流較大，因此設(shè)計(jì)注重散熱布置，避免溫度升高導(dǎo)致潛在安全隱患。從整車(chē)空間、整車(chē)架構(gòu)的復(fù)雜度及成本考慮，業(yè)界廣泛采用集中式高壓電氣系統(tǒng)架構(gòu)配電。高壓動(dòng)力電源直接進(jìn)入高壓配電盒后根據(jù)系統(tǒng)的需要分配到系統(tǒng)高壓電氣產(chǎn)品，對(duì)如何保證整個(gè)高壓系統(tǒng)及其各個(gè)電器設(shè)備的安全性、系統(tǒng)絕緣、電磁干擾及屏蔽、密封及耐振動(dòng)等具有很高的要求。

　　圖18、PDU

　　目前，國(guó)內(nèi)外實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)開(kāi)始開(kāi)發(fā)智能高壓配電箱，一般采用鑄鋁外殼和接插件，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67具有電流、電壓采集功能具有高壓連接監(jiān)控和絕緣監(jiān)控功能具有高壓安全管理功能具有高壓配電管理功能，具備預(yù)充電功能。未來(lái)高壓配電箱將朝體積小、輕量化、智能化方向發(fā)展。工程師從0到1設(shè)計(jì)一款PDU并不是容易的事情。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平臺(tái)，過(guò)去數(shù)年已積累了海量極具優(yōu)勢(shì)的芯片貨源。我們聚焦服務(wù)元器件長(zhǎng)尾客戶群，讓每一家芯片原廠或分銷(xiāo)商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，幫助工程師的方案選型、試樣及采購(gòu)，為電子產(chǎn)業(yè)供需略盡綿薄之力。

　　元器件供需，歡迎常來(lái) www.kmzr.net.cn 看看。