一种纯电动车高压电气架构的设计

王飞，倪绍勇，沙文瀚，刘琳

一种纯电动车高压电气架构的设计

王飞，倪绍勇，沙文瀚，刘琳

（奇瑞新能源汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241002）

文章主要整车高压电气架构的角度考虑，针对传统电动车高压电气架构的一些缺点，提出的一种新型高压电气架构解决方案。新方案根据各高压零部件的功能特性，可有效增加整车布置空间，降低整车能耗以及整车成本。结果表明，新方案具有优点明显，具有可实施性。

高压架构；高压电气原理架构；电动汽车

前言

随着新能源补贴政策的逐渐退出，新能源慢慢将直接面对市场的竞争，性价比的优势将会越来越重要。因此在高压电气架构设计时，不仅仅要考虑整车的运行安全，驾驶人员安全，还需要从整车成本的角度考虑高压电气架构对成本的影响。本文基于传统高压电气架构，提出了一种新的高压电气架构方案。

1 整车高压电气架构设计

1.1 高压电气架构主要设计原则

高压电气架构设计，首先要考虑整车的功能需求和安全需求，在满足功能需求和安全需求的基础之上，再考虑整车的装配性、维修性、成本等[1]。一般可以参考以下原则：如图根据图1高压系统的设计原则，传统电气架构方案一般如下：

图1 一般电气架构设计原则

1.2 传统高压布置架构

目前大部分电动车采用传统高压电气架构（见图一）：各高压模块即可单独布置，也可以集成，集成方式可分为以下几种：①DCDC+OBC；②MCU+驱动电机（还可以集成减速器）；③DCDC+OBC+PDU；④DCDC+OBC+ MCU+PDU+PTC控制器。另外慢充和快充单独布置。

图2 传统高压电气架构

1.3 新方案

新方案与传统高压电气架构方案主要区别在于：①慢充充电桩和OBC集成；②快充座和慢充座集成。其它高压零部件没有变化：DCDC和PDU，MCU和驱动电机可分布也可集成。

图3 新方案

2 可行性分析

图4 新方案高压电气原理架构1

传统高压架构方案目前市场已经广泛推广，本文不做解析，重点分析新方案高压原理架构分析。根据各高压零部件的整车运行工况以及高压架构设计原则，高压原理架构可以按图4或图5方案进行设计。

2.1 技术可行性分析

与传统高压电气架构方案对比，新方案主要将OBC与慢充桩集成，快充座和慢充座集成，其它高压模块与传统高压原理架构没有变化，总体高压架构原理没有变化，技术上可行。

将OBC移出整车，与交流充电桩集成到一起，有以下优点：

（1）增加整车布置空间，方便整车布置。

（2）减少OBC与动力电池对接接插件数量，OBC的设计标准可以从车规级降低到工业级标准，减少相应高压导线，可降低整车成本。

（3）降低整车重量，降低整车能耗[2]。

（4）将快充继电器布置在PDU，可减少动力电池开包检查次数，减少售后维修费用，另外一方面也可以增加动力电池内部空间。

（5）减少动力电池对外接口数量，降低动力电池进水风险。

（6）PDU和DCDC可集成也可以不集成，可以根据具体整车布置情况考虑，分开布置灵活性更好。

因为与传统高压电气架构原理有多不同，实现此技术方案，需要做以下技术调整：

（1）快/慢充集成座需重新设计，相应的标准需匹配调整。

（2）交流充电桩和OBC集成后的零部件需重新设计。

（3）BMS与充电桩之间的交互需重新设计。

图5 新方案高压电气原理架构2

但是图4高压电气原理架构方案1会带来以下2个问题：①相应国标重新升级，需相关管理部门统一组织行业内讨论；②充电座接口标准更换之后新老状态兼容问题[3]。对于问题1需要充电桩、BMS、高压架构等专业一起讨论具体的硬件、软件、策略设计等，本文主要讨论总体高压电气原理架构，详细策略不在此文展开讨论。对于问题2可以设计一转接充电座来解决。

如果高压电气原理架构方案1带来的2个问题短时间内不容易解决，可以采用图5所示高压电气原理架构2：与高压电气原理架构1的区别是快充座和慢充座分开，慢充座本体结构可以不做更改[4]，只需解决慢充桩与整车之间的策略就可以实现[3]，同事也方便新老交流充电桩的兼容性。

3 总结

本文从整车架构的角度考虑，根据各高压零部件在整车上面的实际使用情况，提出的一种全新高压电气架构方案并针对新的架构方案提出相应的高压电气原理架构方案。

新的架构方案优点很明显：可以增加整车布置空间，减少整车重量，高压接插件数量，导线长度，方便整车布置，降低整车能耗，整车成本。

需要解决的问题点（高压电气原理架构方案1）也很突出：重新制定充电桩接口标准，需要相关联专业一起讨论，需要行业内共同讨论，短期内无法解决的情况下临时可以采用方案2（高压电气原理架构方案2）。

随着新能源电动汽车政策支持逐渐退出以及能耗标准的出台，整车的成本以及重量要求越来越高，新的高压电气原理架构方案1优点明显，技术上可行，可以在一定程度上对整车的成本和能耗降低提供一定的帮助。值得推荐。

[1] 李田田,金启前,冯擎峰.纯电动汽车高压电气架构的设计[J].汽车工程师,2013(11):49-51.

[2] 中国汽车技术研究中心.GB/T 36980-2018电动汽车能量消耗率限值[J].北京:中国标准出版社,2018.

[3] 中国汽车技术研究中心.GBT18487.1-2015电动汽车传导充电系统第1部分:通用要求[S].北京:中国标准出版社,2015.

[4] 中国汽车技术研究中心.GBT 20234.2-2015电动汽车传导充电用连接装置第2部分:交流充电接口[S].北京:中国标准出版社,2015.

Design of a High Voltage Electrical Framework for Blade Electric Vehicles

Wang Fei, Ni Shaoyong, Sha Wenhan, Liu Lin

( Chery New Energy Automobile Co., Ltd., Anhui Wuhu 241002 )

This paper mainly considers the high-voltage electrical structure of the whole vehicle. Aiming at some shortco -mings of the traditional high-voltage electrical structure of electric vehicles, a new solution of high-voltage electrical structure is proposed. According to the functional characteristics of each high-pressure component, the new scheme can effectively increase the layout space of the whole vehicle, reduce the energy consumption of the whole vehicle and the cost of the whole vehicle. The results show that the new scheme has obvious advantages and can be implemented.Keywords: High voltage architecture; High voltage electrical principle architecture; Electric vehicle

U469.72

A

1671-7988(2019)14-19-03

U469.72

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1671-7988(2019)14-19-03

王飞，工程师，任奇瑞新能源汽车股份有限公司高压系统科室经理，主要研究方向：高压线束，连接器，PDU，熔断器以及继电器，高压架构，高压安全。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.006