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第六章 高压系统【新能源汽车结构与检修】


图6-13 TN-S系统
图6-14 TN-C系统
图6-15 TN-C-S系统
2. TT系统 在电源中性点直接接地的三相四线系统中,所有设备的外
露可导电部分均经各自的保护线PE分别直接接地,称之为TT供 电系统(图6-16)。第一个符号T表示电力系统中性点直接接 地,第二个符号T表示负载设备外露不与带电体相接的金属导 电部分与大地直接联接,而与系统如何接地无关。
图6-16 TT系统
3. IT系统 IT系统是指在电源中性点不接地系统中,将所有设备的
外露可导电部分均经各自的保护线PE分别直接接地,称之为 IT供电系统(图6-17)。IT系统一般为三相三线制。IT方式供 电系统I表示电源侧没有工作接地。第二个字母T表示负载侧 电气设备进行接地保护。
图6-17 IT系统
图6-9 DC/DC
DC-DC转换器按输入电压的不同有:升压式转换器、降压 式转换器和可分别工作于升压与降压二种状态的转换器;按控 制方式不同可分为PWM(PulseWidthModulated)脉冲调宽式 ;PFM(PulseFrequencyModulation)脉冲频率调变和充电泵式等, 均已广泛应用于便携式仪表产品及通讯产品中。DC-DC电源 模块的内部原理框图如图6-10所示。
图6-12 外部高压线束及总成连接原理框图
6.3.2 车辆电网回路
供电系统是由电源系统和输配电系统组成的产生电能并 供应和输送给用电设备的系统。电力供电系统大致可分为 TN,IT,TT三种。电网的结构就决定了从供电器(比如高压 动力电池)到用电器(比如电机)的电能传输路径。国际 上对于不同电网系统使用国际统一符号,其至少是由两位 字母组成,具体如表6-2所示。
第六章 高压系统
高压系统(high voltage power system)是指电动汽车内 部与动力电池直流母线相连或动力电池电源驱动的高压 驱动零部件系统,主要包括但不限于:动力电池系统和/ 或高压配电系统(高压继电器、熔断器、电阻器、主开 关等)、电机及其控制器系统、电动压缩机总成、DC/DC 变换器、车载充电机(如果配置)和PTC加热器等。高压 系统根据系统部件的集成情况可以分为分体式高压系统 和集成式高压系统。
阻抗接地
S:中性导体和保护导体是分开的
C:中性导体和保护导体是合一的
中性导体(N):引自电源中性点的导体
保护导体(PE):以防触电为目的,用来与设备或线路的金属外壳、接地母线、接地端子、
接地极、接地金属部件等作电气连接的导线或导体。
保护中性导体(PEN):当中性导体N与保护导体PE共为一体,同时具有中性导体和保护导
图6-4 电动汽车高压系统
图6-5 高压控制盒结构1
图6-6高压控制盒结构2
图6-7 高压控制盒结构3
表6-1高压控制盒主要功能
序号
功能
1 将高压电池的电流进行分配
2 高压用电器以及高压线束短路或过流时起到保护作用
3 充电保护措施,在动力电池充电时,能自动断开驱动
系统。实现充电与驱动功能之间的互统中,所有电气设备的外露可导电部分均接 到保护线上,并与电源的接地点相连,这个接地点通常 是配电系统的中性点。TN系统,称作保护接零。当故障 使电气设备金属外壳带电时,形成相线和地线短路,回 路电阻小,电流大,能使熔丝迅速熔断或保护装置动作 切断电源。TN系统又分为TN-C(图6-13)、TN-S(图614)、TN-C-S(图6-15)三种表现形式。
图6-2 集成式高压系统1
图6-1分体式的高压系统
图6-3 集成式高压系统2
6.1高压控制盒
电动汽车高压控制盒 是指用于在电动汽车 高压电力系统的输电 、配电、电能转换和 消耗中起通断、控制 或保护等作用,耐压 等级在2000V以上的电 气单元,它位于电动 汽车动力电池组与所 有高压电负载之间。
IT系统,由于电源与车身没有导通连接,所以即便正 极对壳体漏电,壳体与车架连接,也不会形成回路。保险 丝不会熔断,也就不会被断电。接地目的主要是为了:保 证等电位联接以及减少系统电磁干扰。
图6-10 DC-DC变换器电路图
6.3 高压配线
6.3.1 高压线缆
高压元器件之间通过线缆传递电能,而这些线缆 对操作者也必然存在高压威胁,所以国际通用的标准 是将这些高压线缆用颜色鲜明的橙色外皮或者护套保 护起来,不仅能起到良好的绝缘作用还有必要的警示 效果如下图6-11所示。
电动汽车上的高压线缆,由几段组成,例如北汽新能源汽车采 用PDU的, 整车共分为 7 段高压线束,如下图6-12所示,包括连接动 力电池到 PDU 之间的线缆、连接快充口到 PDU 之间的线束、连 接慢充口到 PDU 之间的线束、连接 PDU 到空调压缩机之间的线 束、连接 PDU 到空调 PTC 之间的线束、连接 PDU 到电机控制器 间的线束、连接电机控制器与电机的线缆。
4. 电动汽车适用的电网结构-IT网络
电动汽车采用IT网的高压电供电网络结构,高压元件有绝 缘监控供电系统的网络结构决定了从供电器(比如高压蓄电池 )到用电器(比如电机)的电能传输路径。电源端的带电部分 不接地或有一点通过阻抗接地,电气装置的外露可导电部分直 接接地。 为满足安全要求,纯电动汽车高压网络区别与12V低压车载电 网及民用电网的结构形式,实质上是一种IT网:供电器与车身 绝缘,用电器壳体与车身连接。相对于单个部件的安全接地, 系统层面的安全接地作用更深一层,包含了电气安全和EMC设 计。
4 动力电池电流监测
5 正负极接触器状态监测(接触器自身功能)
6 高压系统预充电功能(非必须功能)
7 高压环路互锁功能
6.2 DC/DC变换器
DC-DC(直流-直流转换器)的作用有些类似于内燃机汽 车上的发电机(图6-8),而动力电源则取代了内燃机的功能 。
图6-8 DC-DC转换器在电动汽车电气系统中的位置
表6-2 国际不同电网系统比较
第一个字母:电源端与地的关系
第二个字母:电气(用电)装置的外露可导 电部分与地的关系
T:电气(用电)装置的外露可导电部分直
T:电源端有一点直接接地
接接地,此接地点在电气上独立于电源端的
接地点。
N:电气(用电)装置的外露可导电部分与
I:电源端所有带电部分不接地或有一点通过 电源端接地点有直接电气连接
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