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配电盒的设计方向-卡片式

  对电池配电系统做一些长期性的考虑。其实总体来说,它的发展方向有两种,集成化和插拔可维修化,但是根据长期上量来看,总体而言还是可维修化的综合情况更乐观一些。来仔细写一下这方面的考虑。

第一部分 卡片式PK集成式

插片式高压接触器,其实丰田在2010年的Prius上已经开始使用了。只是我们没仔细注意这个细节的设计,如下图所示:

图1 2010年 第三代Prius的配电盒

再仔细进一步来看这个配电盒,你就可以看到区别来了,这颗Panasonic的 AEVT769122M01~05,不同规格的接触器,在网上也没看到可以去购买。在之后的车型里面也只有在Volt Gen2里面看到有用。

如下图所示,我们可以看到有这么些区别:

这个配电盒的组装很便捷

所有的内部走线可以通过内部Busbar来走,节约空间

整个BDU的支架可以在NVH上面进行优化考虑,可以建立更多的“罩子”

图2 配电盒有无接触器的情况

核心的想法,都是尽量卡片化,把高压连接器卡片化,把高压线输入卡片化。这种高压端子的连接方式,所占用的空间方式还是比螺丝类的要好维护。可以在这里仔细看一下这个外部接口方式,整个目的就是节约组装时间,考虑售后的维护性。

图3 电池包连接情况

插片式的接触器和插片式的内部连接器是很搭的,可以很快的提供装配和返修的捷径。

图4 高压接插件的情况

其实市面上有不少的,德国工程师更倾向于做集成,把各个子部件集成在里面。不过我们也可以发现,通过对Busbar的仔细调整,也可以努力使得固定和螺纹电连接往少于4个点开始靠。

这两个方向的 核心区别是,这个部件的PPM是否可以降低到一定的程度

电动汽车里面的熔丝,不管是慢充、加热和主熔丝已经设计成便于拆卸了,这里就是去考虑所有的配电盒里面的其他器件的失效率的走向

图5 集成式BDU

第二部分 高压接触器的失效率

从高压接触器的问题分布形态而言,是开始初期Inrush电流多一些。这个时候,车企和BDU设计商,通过不断调整预充结束阶段的电压与电池包本身的电压来限制整个接触器上电所经历的瞬态电流。

备注:这里需要从电压和时间两个角度来做冗余保护,如果存在电压检测出现部分问题的时候,限制预充的最短时间也是个办法;在进行多次预充的尝试的时候,也需要考虑潜在的风险。在这样的条件下,整个预充的寿命次数就要比我们预想的高不少呢,大家一致的想法把预充先做成卡片式的吧。

图6 预充的失败尝试策略

还要考虑一个重要的因素,其实之前也谈过了,就是外部车辆短路。我们知道整个熔丝的策略分成四道,接触器过流保护、Pack熔丝短路保护、模组熔丝短路保护和单体熔丝(拨片)保护。在这个过程里面,由于外部负载的间歇性或者各种状态下的短路,都使得接触器需要遭受较大的冲击,偏离我们的寿命预估。一定程度上,在外部故障发生时候,一定会使得其故障率上升。

图7 熔丝保护区域,在正常运行区域存在波动性

最后一个是我们需要考虑的,就是未来我们有限的接触器规格来覆盖不同的车辆动力总成配置。用一个经典的说法,就是我们用同一种BDU的规格,来覆盖多种车型,里面还涉及车辆VTS的参数,不可避免在寿命周期和环境条件下存在运行区域的波动性。这就客观造成了某些接触器的运行寿命的波动。

某些分断行为造成了接触器动静触点表面的熔珠

在缺陷表面会形成弱点

在工况的苛刻领域,会进一步加速接触器的老化

因此从浴盆曲线考虑,要保证整个寿命周期,特别是电池某些还超预期的情况下,这个主正和主负接触器的PPM需要提供一定的余量。

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