纯电动汽车高压原理设计详解

纯电动汽车高压电气系统设计原理来源：线束工程师技术丨编辑 / 小连整理 / 小连本文介绍了纯电动汽车高压电气系统原理设计的各个方面和注意事项，文章对多个研发项目中纯电动汽车高压电系统出现的故障及存在的安全隐患进行分析，并提出一整套针对高压电系统安全防护、故障处理及碰撞安全的设计方案，对纯电动汽车高压系统安全设计具有一定的参考意义。

以下为正文。

一、纯电动汽车电气系统安全分析纯电动轿车电气系统主要包括低压电气系统、高压电气系统及CAN 通讯信息网络系统。

1.低压电气系统采用 12 V 供电系统，除了为灯光照明系统、娱乐系统及雨刷器等常规低压用电器供电外，还为整车控制器、电池管理系统、电机控制器、DC/DC 转换器及电动空调等高压附件设备控制回路供电；2.高压电气系统主要包括动力电池组、电驱动系统、DC/DC 电压转换器、电动空调、电暖风、车载充电系统、非车载充电系统及高压电安全管理系统等；3.CAN 总线网络系统用来实现整车控制器和电机控制器、以及电池管理系统、高压电安全管理系统、电动空调、车载充电机和非车载充电设备等控制单元之间的相互通信。

人体的安全电压及电流纯电动汽车电压和电流等级都比较高，动力电压一般都在300～400 V（直流），电流瞬间能够达到几百安。

人体能承受的安全电压值的大小取决于人体允许通过的电流和人体的电阻。

有关研究表明，人体电阻一般在 1 000～3 000 Ω。

人体皮肤电阻与皮肤状态有关，在干燥、洁净及无破损的情况下，可高达几十千欧，而潮湿的皮肤，特别是受到操作的情况下，其电阻可能降到1 000 Ω 以下。

由于我国安全电压多采用 36 V，大体相当于人体允许电流 30 mA、人体电阻 1 200Ω的情况。

所以要求人体可接触的电动汽车任意2 处带电部位的电压都要小于36 V。

根据国际电工标准的要求，人体没有任何感觉的电流安全阈值是 2 mA，这就要求人体直接接触电气系统任何一处的时候，流经人体的电流应该小于2 mA 才认为整车绝缘合格。

纯电动汽车高压原理设计一、纯电动汽车高压原理设计1.1 纯电动汽车高压主回路设计纯电动汽车的高压主回路如图1.1所示，由动力电池、正、负极接触器、预充电回路（预充电接触器和预充电阻）、高压负载（电机控制器和高压器件）组成。

其中，由于电机控制器和一些高压用电设备内部有较大的电容电路，为了高压电路接通瞬间的用电安全，设计了预充电回路，即预充电接触器和预充电阻。

图1.1 纯电动汽车高压主回路图1.2纯电动汽车的控制回路设计纯电动汽车的控制回路，是指纯电动汽车高压主回路里面高压接触器的低压控制回路以及控制器等低压控制装置在高压原理图中的控制回路，如图1.2所示，主要工作电压为12/24V。

图1.3 纯电动汽车的控制回路设计1.3纯电动汽车的高压检测回路设计纯电动汽车的高压原理图设计中，需要对高压回路中的电压、电流、绝缘电阻等高压信号进行实时检测，所以高压原理图中的高压检测设计是十分重要的，如图1.3所示。

图1.3高压检测设计1.4 纯电动汽车高压原理图设计如图1.4所示，为某车型纯电动汽车的高压原理图。

图中高压原理设计了高压配电系统的开盖互锁、高压接插件互锁、充电互锁、放电控制等高压安全控制电路。

图1.4 纯电动汽车高压原理图二、纯电动汽车高压器件选型2.1 高压接触器选型高压接触器起着高压回路接通与切断的作用，是高压回路重要开关，在选型时要根据高压电气参数做适当选择，主要指标有电压等级、电流承受能力、带载切断能力与次数、灭弧能力、辅助触点功能、安装方式与结构特点等，如图2.1为美国泰科高压接触器的外形图。

泰科LEV100 泰科EV200图2.1泰科接触器外形图2.2 高压熔断器选型高压熔断器起到对高压回路中高压线束以及高压用电器的过流保护的作用，即在大电流或短路电流通过的时候，及时熔断以保护高压用电器不因大电流的冲击而受到损害盒保护过流导致高压线束的升温甚至熔断起火。

高压熔断器选型也应考虑电压等级，电流分断能力，分断特性等要求，如图2.2为巴斯曼高压熔断器外形图。

122AUTO TIMENEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车新能源汽车高压互锁原理及故障诊断技术探究——以吉利帝豪EV300为例柯裕伟南宁职业技术学院　广西南宁市　530008摘 要： 随着新能源汽车技术的快速发展，新能源汽车品质和市场认可度全面提升，受到市场的高度欢迎。

和传统汽车相比较，新能源汽车具有高压系统，对高压部件安全运行、维护和修理带来了严峻考验。

为确保新能源汽车高压系统的安全性和稳定性，高压互锁技术被广泛应用。

本文对高压互锁系统的结构、原理进行概述，并以吉利帝豪EV300电动汽车为例，进一步说明了高压互锁的故障诊断思路和具体解决办法。

关键词：新能源汽车　高压互锁　原理　故障诊断技术1　引言新能源汽车与传统汽车相比结构上增加了高压系统，高压零部件包括动力电池、驱动电机、高压配电箱（PDU）、电动压缩机、车载充电机（OBC）、PTC 加热器等，互相之间通过高压线束连接，组成了整车的高压系统。

高压系统动辄300V 以上的工作电压和上百安的工作电流对用电设备的安全运行及维修提出了更高的要求。

为保障新能源汽车的安全稳定运行，降低故障发生几率，高压互锁系统作为新能源汽车电气保护的一项重要措施，得到广泛应用。

2　高压互锁系统概述2.1　高压互锁的定义 高压互锁（HVIL），是高压互锁回路（Hazardous Voltage InterlockLoop）的简称，也叫做危险电压互锁回路（High Voltage Interlock System and Control Strategy）。

高压互锁是指使用低压信号监视高压回路完整性的一种安全设计方法。

对新能源汽车高压系统直接监测比较困难，所以通常是用低压信号来检测确认整车高压系统回路电气完整性，确保整车所有的高压部件和线束插接件都安装到位，无短路或断路的情况；能够识别回路的异常断开，并及时断开高压，避免出现安全事故。

2.2　高压互锁设计的目的高压互锁设计的目的是，指使用低压信号来检测确认整个高压系统电气的完整性，当回路断开或者完整性受到破坏，就启动安全措施。

纯电动汽车高压电气系统原理一、引言随着环保意识的不断提高，纯电动汽车越来越受到人们的关注。

纯电动汽车的高压电气系统是其关键部件之一，它负责将电池组储存的能量转化为驱动电机所需的直流高压电能。

本文将详细介绍纯电动汽车高压电气系统的原理。

二、纯电动汽车高压电气系统概述纯电动汽车高压电气系统主要包括以下部分：1. 电池组：用于储存能量；2. 交流/直流变换器：将交流充电桩提供的交流电转化为直流高压电；3. 高压配电盒：将直流高压电分配到各个用电设备中；4. 驱动控制器：控制驱动电机的转速和扭矩；5. 驱动电机：提供牵引力。

三、纯电动汽车高压电气系统原理1. 交流/直流变换器原理交流/直流变换器是纯电动汽车中最重要的部件之一，它负责将交流充电桩提供的交流低压（220V或380V）转化为直流高压电（通常为200V-400V）。

变换器由三个部分组成：整流器、滤波器和逆变器。

整流器将交流电转化为直流电，滤波器用于去除直流电中的杂波信号，逆变器将直流电转化为高频交流电，以便驱动驱动电机。

2. 高压配电盒原理高压配电盒是纯电动汽车中的一个关键部件，它负责将直流高压电分配到各个用电设备中。

高压配电盒通常由主接触器、保险丝、开关和连接线组成。

主接触器是用于控制高压系统开关的装置，保险丝用于保护高压系统不受过载损坏。

3. 驱动控制器原理驱动控制器是纯电动汽车中另一个重要部件，它负责控制驱动电机的转速和扭矩。

驱动控制器通常由微处理器、功率模块和传感器组成。

微处理器负责计算出需要输出的马达扭矩和转速信号，并通过功率模块将信号传输到驱动电机上。

4. 驱动电机原理驱动电机是纯电动汽车中最重要的部件之一，它负责提供牵引力。

驱动电机通常由电机本体、减速器、传感器和控制单元组成。

电机本体是驱动部分，减速器用于降低转速并增加扭矩，传感器用于检测电机转速和位置，控制单元用于控制电机的运行。

四、纯电动汽车高压电气系统安全纯电动汽车高压电气系统具有较高的危险性，因此安全是其设计和使用中最重要的考虑因素之一。

电动汽车高压原理设计摘要：随着电动汽车行业的蓬勃发展，电动汽车高压部分的重要性越来越受到人们的重视。

近些年来，电动汽车动力电池组、高压配电盒起火自燃的事故屡见不鲜，引起了政府企业的高度关注。

本文先对电动汽车的进行概念性阐述，再对高压原理进行分析，结合高压部分的安全策略，进行电动汽车高压原理的设计。

一、电动汽车的概述1.1电动汽车的定义与组成电动汽车（EV : electric vehicle）是指以动力电池组为动力，由电机驱动车辆行驶，符合国家道路安全法的车辆。

电动汽车与传统汽车最大的区别在于动力系统由电力系统组成，电力驱动系统是电动汽车的核心，由驱动电机及其控制器、动力电源、高压配电盒、电力附件组成。

其他部件：转向系统、减震系统、悬挂系统等则与传动车相似。

目前，电动汽车多采用永磁同步电机或交流异步电机作为驱动电机。

随着电机电控技术的发展，开关磁阻电机、轮边驱动技术也得到较快的发展。

现阶段，电动汽车多采用锂电池作为动力电池。

随着新型储能技术的发展，燃料电池、超级电容等技术必将占有一席之地。

1.2电动汽车的分类电动汽车的主要分类有：纯电动汽车（BEV : battery electric vehicle）、混合动力汽车（HEV : Hybrid electric vehicle）、燃料电池汽车（FCEV : fuel cell electric vehicle）。

纯电动汽车：驱动电机的能源完全来自于车载电源存储装置——动力电池。

混合动力汽车：驱动电机的能源来自常规动力燃油或者动力电池。

燃料电池汽车：以燃料电池作为动力源的汽车，燃料电池的化学反应中不会产生有害物，因此燃料电池汽车完全是无污染的汽车。

目前，受限于国内技术水平，国产电动汽车主要以纯电动汽车为主，车型多为6米以上乘用车或大巴车。

混合动力汽车与燃料电池汽车在国外发展较为迅速，但是生产规模及产量普遍较小。

在未来一段时间内，纯电动汽车将会是国内生产商的主要产能对象。

腾势d9高压原理
《腾势D9高压原理》
腾势D9是一款高性能电动汽车，其高压原理是其电动动力系统的核心。

高压原理是指电动汽车的高压供电系统，它通过将电能转化为高压电压，用于驱动电动机。

腾势D9的高压原理包括高压变流器和高压电池组。

高压电池组是电动汽车的能量存储单元，将电能储存起来，并在需要时释放电能给电动机使用。

而高压变流器则负责将电池组输出的直流电转换为交流电，并提供给电动机使用，从而驱动车辆前进。

高压原理的设计和实现，需要考虑到安全性、稳定性和效率性。

腾势D9在高压原理上采用了先进的技术和控制系统，确保高压供电系统的安全可靠，并在不同工况下能够提供稳定的电能输出。

通过高压原理的应用，腾势D9能够实现高效的能源利用率和卓越的动力性能。

同时，高压原理也是电动汽车实现零排放和低噪音行驶的关键技术之一。

总的来说，《腾势D9高压原理》是腾势D9电动汽车在动力系统方面的核心技术之一，它为车辆提供稳定、高效的动力输出，是电动汽车实现环保、节能和高性能的重要保障。

纯电动汽车的peu工作原理纯电动汽车的PEU工作原理随着环保意识的增强和汽车技术的不断发展，纯电动汽车作为一种零排放的交通工具，正逐渐受到人们的关注和青睐。

纯电动汽车的PEU（Power Electronics Unit）是其核心部件之一，它起着控制和管理电能的重要作用。

本文将从纯电动汽车的PEU工作原理进行详细介绍。

PEU是纯电动汽车中的电力电子系统，主要由电动机控制器、直流/交流变换器和高压直流/直流变换器组成。

它的主要功能是将储存在电池中的直流电能转换为交流电能供电给电动机，并且通过控制电机的转速和扭矩来实现车辆的运行。

电池组是纯电动汽车的能量来源，它将储存的直流电能提供给PEU。

电池组的电压一般较高，通常为数百伏特，而电动机需要的电压一般较低，通常为几十伏特，因此需要PEU进行电压转换。

高压直流/直流变换器就是负责将电池组的高压直流电能转换为电动机所需的低压直流电能。

变换器通常采用硅控整流器和继电器等电力元器件，通过调整开关的状态来控制电流的流向和电压的大小。

直流/交流变换器是PEU的另一个重要组成部分。

它的主要作用是将低压直流电能转换为电动机所需的交流电能。

直流/交流变换器通常采用三相桥式逆变器，通过逆变器中的硅控开关来实现电能的转换。

逆变器根据电机的工作要求，输出相应频率和幅值的交流电信号，控制电机的转速和扭矩。

电动机控制器是PEU中最关键的部分，它负责控制电动机的运行。

电动机控制器根据车辆的驾驶需求，通过接收来自车辆控制系统的信号，对电动机进行精确的控制和调节。

控制器通过调整直流/交流变换器和高压直流/直流变换器的工作状态，使得电动机能够以适当的转速和扭矩运行。

同时，电动机控制器还负责对电池组的电流、电压和温度等进行监测和保护。

纯电动汽车的PEU工作原理可以简单概括为：电池组提供高压直流电能，经高压直流/直流变换器降压后供给直流/交流变换器，再经过直流/交流变换器将电能转换为交流电能供给电动机，最后由电动机控制器对电动机进行精确控制和调节。

纯电动汽车高压部件结构原理一、引言纯电动汽车是指以电池组为主要能源储存装置，以电动机为主要动力源，通过电子控制系统控制电机驱动轮胎行驶的汽车。

其中，高压部件是纯电动汽车的重要组成部分之一。

二、高压部件概述高压部件包括高压直流电池组、高压直流充电器、高压直流-交流变换器、高压配电盒等。

其结构和原理如下：1. 高压直流电池组高压直流电池组是纯电动汽车的核心部件之一，主要由锂离子电池单体、连接器、保险丝等组成。

其结构和原理如下：（1）锂离子电池单体：锂离子电池是目前应用最广泛的一种蓄能装置。

它由正极、负极、隔膜和电解液等组成。

正极材料通常采用钴酸锂或三元材料，负极材料通常采用石墨或硅碳复合材料。

（2）连接器：连接器主要用于将多个锂离子电池单体连接成一个整体，以提供更大的电压和电流输出。

（3）保险丝：保险丝用于保护电池组，一旦电池组出现故障或短路，保险丝会自动断开电路，避免发生火灾等危险情况。

2. 高压直流充电器高压直流充电器是纯电动汽车的充电设备之一，主要由变压器、整流桥、滤波器、控制器等组成。

其结构和原理如下：（1）变压器：变压器用于将市电交流转换为适合锂离子电池组充电的高压直流。

（2）整流桥：整流桥用于将交流转换为直流，并通过滤波器去除噪声和杂波。

（3）滤波器：滤波器用于去除充电时产生的高频噪声和杂波，以保证充电质量。

（4）控制器：控制器用于监测充电状态并控制充电过程，以确保安全可靠。

3. 高压直流-交流变换器高压直流-交流变换器是纯电动汽车的关键部件之一，主要由逆变桥、输出滤波器、控制器等组成。

其结构和原理如下：（1）逆变桥：逆变桥用于将高压直流转换为交流，并通过输出滤波器去除噪声和杂波。

（2）输出滤波器：输出滤波器用于去除逆变后产生的高频噪声和杂波，以保证输出质量。

（3）控制器：控制器用于监测电机状态并控制输出功率，以确保安全可靠。

4. 高压配电盒高压配电盒是纯电动汽车的分配设备之一，主要由开关、继电器、保险丝等组成。

大众ID.4纯电动汽车是2021年世界年度车型，高电压系统经过全新设计，与模块化纯电动平台架构无缝集成。

动力蓄电池是车辆底盘的一部分，安装在车辆下部，以提供较低的重心。

ID.4纯电动汽车高电压系统如图1所示。

图1 ID.4纯电动汽车高电压系统ID.4上市后先配备了82kWh的动力蓄电池，稍后将提供62kWh动力蓄电池的车型。

82kWh动力蓄电池在12个电池模块中有288个单体电池。

这些电池模块安装在一个轻型铝制结构的壳体中，动力蓄电池外壳用螺栓固定在车身上。

ID.4可以通过交流(AC)和直流(DC)快速充电桩充电。

车载充电器允许ID.4充电使用家用或公共2级充电桩，动力蓄电池充电1h，可以行驶约53km，并在约7.5h内充满电(图2)。

在直流快速充电站，使用125kW的充电桩，ID.4可以在大约38min内从5%充电到80%，充电口如图3所示。

图2 ID.4充电◆文/北京 冯永忠大众ID.4纯电动汽车高电压系统详解(上)图3 ID.4充电口一、电气元件位置ID.4纯电动汽车的高电压电气元件包括动力蓄电池AX2、电压转换器A19、高电压加热器(PTC)ZX17、PTC加热器元件Z132、空调压缩机VX81、动力蓄电池充电器AX4、充电口UX4、三相电流驱动电机VX54、电机电力和控制电子装置JX1，电气元件位置如图4所示。

图4 电气元件位置图1-动力蓄电池；2-高电压加热器；3-PTC 加热器元件；4-空调压缩机；5-电压转换器；6-充电口；7-动力蓄电池充电器；8-三相电流驱动电机；9-电机的电力和控制电子装置。

二、动力蓄电池AX282kW h锂离子动力蓄电池A X 2的最大交流充电功率为11kW，最大直流充电功率为125kW。

包括12个蓄电池模块，如图5所示。

62kWh锂离子动力蓄电池的最大交流充电功率为7.2kW，最大直流充电功率为50kW。

包括9个蓄电池模块，如图6所示。

图5 82kWh动力蓄电池图6 62kWh动力蓄电池锂离子动力蓄电池AX2的技术规范包括质量382~503kg，净能量含量58~77kWh，额定电压400V，蓄电池模块数量9～12个，容量156 ~234Ah，冷却系统使用液体冷却，工作温度范围为-28~60℃，防护等级IP6K7、IP6K9K。

纯电动汽车高压电气系统原理一、概述纯电动汽车（BEV）高压电气系统是现代电动汽车的核心部分。

它由电池组、电动机、电控系统和其他辅助设备组成，负责储存和输出电能，驱动电动汽车的运行。

本文将深入探讨纯电动汽车高压电气系统的原理。

二、电池组电池组是纯电动汽车高压电气系统的核心组件，负责储存电能。

通常采用锂离子电池作为电池组，因其高能量密度、长寿命和快速充电特性。

电池组由多个电池单体串联而成，以提供所需的高压输出。

2.1 电池单体电池单体是电池组的基本单元，通常由正极、负极、隔膜和电解液组成。

正极材料通常采用锂铁磷酸盐（LiFePO4）或锂镍锰钴氧化物（NMC），负极材料通常采用石墨。

隔膜用于阻止正负极直接接触，电解液则用于传递离子。

2.2 电池管理系统（BMS）电池管理系统（BMS）是电池组的大脑，负责监测和管理电池的状态。

BMS可以实时监测电池的电压、温度和电流等参数，并根据这些信息进行动态调整，以确保电池组的安全运行和最佳性能。

2.3 充电和放电电池组可以通过外部充电器进行充电，也可以通过电动机进行回馈充电。

在车辆行驶过程中，电池组会向电动机输出电能，驱动车辆运行。

充电和放电过程中，BMS 会根据电池的状态进行控制和保护，以确保电池的安全和寿命。

三、电动机电动机是纯电动汽车高压电气系统的动力来源，负责将电能转化为机械能，驱动车辆运行。

电动机通常采用交流异步电机或永磁同步电机。

3.1 交流异步电机交流异步电机是最常用的电动机类型之一，具有结构简单、制造成本低和可靠性高的优点。

它通过电磁感应的原理将电能转化为机械能。

交流异步电机通常需要与变频器配合使用，以实现电机的调速和控制。

3.2 永磁同步电机永磁同步电机具有高效率、高功率密度和响应快的特点，是高性能电动汽车常用的电机类型。

它通过电磁场与永磁体之间的相互作用将电能转化为机械能。

永磁同步电机通常不需要变频器，可以直接由电池组提供电能。

3.3 电机控制系统电机控制系统负责控制电动机的启动、停止和调速等操作。

新能源汽车高压系统组成工作原理随着环保意识的增强和能源危机的加剧，新能源汽车逐渐成为人们关注的焦点。

新能源汽车通过电能储存和转换，减少对传统燃油的依赖，从而降低尾气排放和对化石能源的消耗。

在新能源汽车的动力系统中，高压系统是其核心组成部分之一。

本文将从新能源汽车高压系统的组成和工作原理两个方面进行阐述。

一、高压系统的组成1. 电池组：新能源汽车的动力源来自电池组，电池组是高压系统最基本的组成部分。

电池组通常采用锂离子电池，它能够高效地存储电能并提供给电动汽车的驱动电机。

2. 高压控制器：高压控制器是用来监控和调节电池组输出的直流电压，并将其转换为交流电，以供电动汽车的电机使用。

高压控制器还具有过流、过压、短路等保护功能，确保电池组和电动汽车的安全运行。

3. 高压载波装置：高压载波装置是用来降低电源线上的电磁干扰和提高能量利用率的装置。

通过高压载波装置，可以降低电压波动和电磁辐射，保证高压系统的稳定和安全运行。

4. 高压线束：高压线束将电池组、高压控制器、电动汽车的驱动电机等连接在一起，传输高压直流电能。

高压线束需要具有良好的绝缘性能和耐高温性能，以防止电能泄漏和线束短路。

5. 高压插头：高压插头是新能源汽车充电时的接口，它能够稳定地传输高压直流电能，快速充电，并且具有防水、防尘等功能。

二、高压系统的工作原理1. 充电阶段：当新能源汽车接入外部电源进行充电时，电能通过高压插头进入电池组，高压控制器将电能转换为适合电机使用的交流电。

在充电过程中，高压控制器会实时监测电池组的电压、电流等参数，确保充电过程稳定可靠。

2. 供能阶段：当新能源汽车需要行驶时，电池组将储存的电能通过高压线束传输至电动汽车的驱动电机，驱动电机将电能转换为机械能，从而推动车辆行驶。

高压控制器会根据车辆驾驶的实时需求，控制电能的输出，并实现能量的高效利用。

3. 能量回收阶段：在行驶或制动过程中，电动汽车的驱动电机会产生一定的电能，这部分电能通过高压线束返回到电池组中进行储存，以实现能量的再生利用。