一、概念与构成
高压配电单元,简称PDU(Power Distribution Unit),在新能源车的高压系统中扮演着至关重要的角色。它主要负责电源的分配与管理,确保整车能够安全、高效地运行。PDU提供了充放电控制、高压部件上电控制、电路过载短路保护、高压采样以及低压控制等多项功能,全方位地保护并监控高压系统的稳定运行。
BDU,即电池包断路单元,专为电池包内部而设计,可视为配电盒的一种。目前,BDU通常根据车厂的具体需求进行定制,因此充分了解客户需求及整车的电气性能至关重要。依据BDU在电池包中的安装位置,可分为电池箱内安装式和箱外安装式(亦称battery junction box)。
此外,PDU功能日益集成化,不仅集成了BMS主控、充电模块、DC模块、PTC控制模块等众多功能,更融入了整车功能模块,使得其在功能上更为全面,结构上也更为复杂,可能配备了水冷或风冷等散热构造。PDU的配置相当灵活,能够依据个人需求进行定制化开发,从而满足不同客户及车型的多样化需求,例如三合一、四合一、五合一等不同配置方案。
箱内安装式的BDU外壳通常采用塑料材质,并无特定的IP等级要求;而箱外安装式则一般选用铝合金壳体,符合IP67等级标准。在电气构成上,PDU产品的主要组件包括MSD(可选配置)、BMS(可选配置)、继电器、熔断器、预充电阻、电流采集元件、铜排,以及连接器与线束总成等。相较之下,BDU产品的主要组件则涵盖继电器、熔断器、BMU(可选配置)、电流采集元件、铜排、连接器与线束总成等。
二、主要元件详解
继电器在PDU和BDU产品中扮演着关键角色,根据常规电路的不同,继电器可分为高压主正/主负继电器、预充继电器、快充继电器、PTC加热继电器以及空调继电器等。这些继电器在产品中发挥着至关重要的作用,确保电路的稳定与安全。
熔断器在电池包保护中占据重要地位,其中主回路熔断器主要负责保护电池包,其通过的电流通常最大。此外,还配备了其他辅助回路熔断器,共同确保电池包的安全与稳定。
熔断器在电路中扮演着至关重要的保护角色,它们以串联的方式存在,确保回路的安全。一旦电流超过额定值,熔断器中截面面积较小的金属元件会升温至熔点,从而触发熔断机制,及时切断电路,起到保护作用。在为车载环境选择熔断器时,有几个关键因素值得我们仔细考虑。
在车载环境中选择熔断器时,我们需要综合考虑多个关键因素,包括振动、环境温度对熔断器的影响,以及熔断器的精度、可靠性和尺寸重量等。此外,连接器也是车载环境中不可或缺的组件,它们分为公端和母端,并采用不同的出线方式,如铜排、螺栓和线缆压接。高压连接器在性能上有着更高的要求,包括高压互锁HVIL、IP67/68防护、阻燃等级V0以及电磁防护等。而MSD,作为电池包对外通断的安全保障,能在外部短路或需要手动断开高压时及时提供断电保护,确保乘客和车辆的安全。另外,电流采集也是电路保护中的重要环节,常用的电流采集元件包括电流传感器和分流器。
预充电阻
预充电阻,作为预充回路中的关键组件,其主要功能是保护电池系统免受上电瞬态冲击的影响。接下来,我们将通过一个示例来了解预充电阻的计算过程。
①、预充回路关键参数:预充时长设定为小于400毫秒,电机两端电容值为850微法拉,供电电压为350伏特,峰值电压则达到420伏特,同时预充电压需达到电源电压的95%。
铜排,由铜材质精制而成,根据其加工工艺,主要可分为软铜排与硬铜排两大类别,如图所示。
部分PDU和BDU方案矩阵表概览:
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