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千伏架构下的安全问题

2024-02-19 汽车电子设计 阅读:
高压快充的发展需要在确保安全的前提下解决一系列挑战,涉及到绝缘、散热、电磁兼容性等多个方面的技术创新和应用···

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在高压快充的发展过程中,安全问题显得尤为重要,尤其是在电压提升后,需要特别关注绝缘、散热和电池安全等方面。相较于传统电压平台(450V),高压平台(950V)在电芯、电池包管理、电路绝缘、故障下的功能安全、电磁兼容性等方面存在差异,但相关技术已经取得突破,整体上可以保障用户安全可靠充电。
01
主要的安全问题

● 首先,针对大功率快充带来的发热问题,已经有成熟的散热方案,包括采用隔热材料如陶瓷隔热垫、云母板,以及在电池包设计中设置水冷板等措施,有效解决了高功率快充的散热挑战。例如,某车型采用水冷板设置在电池箱体下侧,通过水冷系统将热量传递给整车的冷却系统,保持电池的工作环境在30℃左右,提升充电安全性和电池寿命。

● 其次,对于高压平台(950V)的绝缘设计,行业考虑到高压拉弧、爬电距离、电气间隙和绝缘介质等方面的问题。在电弧问题上,高压平台需要更安全可靠的灭弧机制,常见的方案包括磁吹和气体灭弧。爬电距离方面,行业已经有相应解决方案,如通过增大电气间隙和爬电距离,使用绝缘性能更高的材料,提高电池包的绝缘耐压等级。电气间隙方面,根据标准要求,高压平台的电气间隙应符合IEC 60664-1,与1000V和450V电气间隙相同。

● 另外,考虑到电磁干扰问题,行业采用创新技术和先进的EMC测试平台来支持高压平台满足Class 3等级的电磁兼容性。具体技术方案包括3D立体滤波方案、软硬结合降噪等,通过对电路结构和软硬件结合的优化,实现产品在高效、高密、轻量化等方面的竞争力,保障整车的可靠性。

02
热管理问题的解决

在新能源汽车的热管理领域,高压部件主要包括空调压缩机和PTC电加热器两类部件。对于空调压缩机,高压化主要影响了压缩机控制器和电机绕组的绝缘要求。7Pyednc

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在控制器方面,高压化要求将驱动芯片从600V升级到1200V,将铝电解电容升级到薄膜电容,以及将IGBT功率管从600V升级到1200V。这些措施旨在适应新的高压环境,确保控制器的可靠性和安全性。对电机绕组的绝缘要求更高,需要加强导线的绝缘,采用耐冷媒AI涂层,并提高绝缘膜厚度,以应对高压环境对电机的挑战。7Pyednc

对于空调压缩机的应用,近两年随着高性能SUV续航里程的增加,电压平台需求达到了800V,对应的压缩机需求也发生了变化。随着电池快充需求的增加,最大制冷量也从8kW提高到了15kW,电压范围也达到了970V。7Pyednc

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在PTC电加热器方面,随着电压的提升,对PTC加热器的耐压要求也在逐步提高。在500V-750V电压平台上,已经实现了量产,通过增加芯片厚度来提高耐压水平。在750V-1000V电压平台上,需要重新设计芯片的配方和工艺,以满足更高的耐压需求。在新能源汽车热管理领域,对高压部件的技术储备和量产能力已经相对成熟,为电动汽车在更高电压平台上的应用提供了技术支持。对于超级快充方案,即使在1000V高压平台上,需要面对较大电流的挑战,可能需要采取一系列措施,如增加散热面积、复用空调箱换热器散热、使用较大排量压缩机,甚至采用电池直冷或浸没式冷却等方案。
小结

高压快充的发展需要在确保安全的前提下解决一系列挑战,涉及到绝缘、散热、电磁兼容性等多个方面的技术创新和应用。这样的努力将进一步推动电动汽车充电技术的进步,提升用户充电体验和整车的竞争力。7Pyednc

责编:Ricardo
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