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站在“800V元年”,聊一聊高压电路的安全问题

盖世汽车 南杨

最近几年,全球范围内,新能源汽车都迎来了高速发展,而作为全球汽车产业电动化转型前沿阵地的中国,更是实现了新能源车销量连年的翻番儿式增长。新能源车已经是中国汽车市场上最具活力的细分市场,引领着中国车市平稳应对了疫情带来的不确定性。

新能源车市场之所以能够在国内迅速形成规模,缺不了政策层面的鼓励,更少不了持续进化着的“黑科技”,逐步解决了新能源车用户的核心痛点。

众所周知,新能源车在大规模普及的过程中,有两大拦路虎——补能和安全。

补能不仅靠企业,还要靠国家。增加车辆的续航里程、研发新的快充技术、搭建快充网络,再加上基础配套设施的持续完善,现阶段,新能源车用户的补能焦虑已经大幅度缓解。但通过增加电池容量或者密度去提升续航里程会导致系统短路电流更高,缩短充电时间则意味着需要更高的系统电压,用户的现实需求和行业的发展趋势用一句话总结就是:我们需要更强大的安全保护。

安全保障是发展新能源车的前提条件,对电驱动的汽车而言,除了汽车产品本身的结构性安全、软硬件安全之外,还有更加关键的用电安全。事实上,此前绝大多数曝出了安全隐患的电动车事故中,基本都和电路系统有关。尤其是在高压系统越来越热的当下,800V、1000V甚至是1200V,在我们为这些新出现的高压电驱动平台和系统摇旗呐喊的同时,也需要静下心来想一想,这些应用了高压系统的电动车,靠什么来保障安全呢?针对这个问题,拥有七十多年工业断路器和继电器生产历史和经验的伊顿车辆集团,给出了自己的答案:靠的就是自己的技术积累和不断的技术创新。

用“魔法”打败“魔法”

曾经看起来还很遥远的高效补能梦,随着800V系统和技术的出现,逐渐照进了现实。目前的国内市场上,包括小鹏汽车,吉利汽车、长城汽车、广汽埃安、蔚来汽车、理想汽车等在内的一众新、老势力车企,都在不断加速800V上车的步伐,2022年也被不少业内人士看做是800V高压系统的元年。

“充电5分钟,续航200公里”,看起来非常美好,而且从字面上来看,需要做的也只是从400V到800V的升“压”,似乎并不怎么复杂,但如果聚焦到技术开发和应用层面,却是一次“牵一发而动全身”的系统工程。

那么,这个升“压”的过程中,究竟需要攻克怎么样的技术壁垒呢?

800V系统并非从桩端到车端的简单升级,实际上涉及到了包括逆变器、电机驱动系统、DC-DC以及车载充电器(OBC)等在内的强电链路系统。更确切地说,当整车架构升级到800V,车身所有相关的元器件和电能系连接统和标准,也将随之提高。

换言之就是,在完全释放出800V的“魔法效果”之前,需要配电保护元器件和电路系统率先实现全面的魔力升级。也正是基于这样的现实需求,伊顿从充分保障驾乘安全出发,研发出了创新的Breaktor®技术。

站在“800V元年”,聊一聊高压电路的安全问题

Breaktor ®,图片来源:伊顿集团

与传统的电路保护方法相比,Breaktor技术可以在 2-7毫秒内切断3万安培、1000V的直流电流,并保障车辆安全性及功率组件免受过电流影响。同时,Breaktor还可以像断路器一样复位,并在功能检查后有条件地重新投入部分的整车电路使用,保障安全的同时,降低主机厂客户的生产成本,终端消费者的用车成本以及提高用车感受。

如此强大的技术是如何被创造出来的呢?毫不夸张的说,Breaktor的优秀是经历了“九九八十一难”磨练出来的,大电流测试、冲击和振动测试、气候测试、耐化学性测试、事故模拟测试、激光测振仪功能测试、开裂扭矩、疲劳性能测试等等,经历了一次又一次极限挑战,才最终成就了Breaktor的安全可靠和优越性能。

电路安全了,电车才真正安全

除了Breaktor这样的先进保护系统之外,作为一家全球化的智能动力管理公司,伊顿对特定组件的创新性开发也走在了行业前列。

比如BDU元件,传统配电单元BDU中通常会采用熔断器、爆炸保险和接触器互相配合的结构,而伊顿全新升级的BDU与Breaktor电路保护技术进行了结合,在为电动汽车提供电路保护的同时,还显著降低了系统整体的复杂度和成本。

伊顿的BDU产品在系统层面可以减少多达15个器件或零件,如上文提及的爆炸保险、热熔断器和接触器等,在传统的BDU系统架构中,这些器件全部集成在了单个BDU中共同工作,因为整体系统过于复杂,可维护性相对较差,而且各器件之间的协同难度也比较大,在高电流负载下还容易老化。伊顿全新升级的BDU从根本上杜绝了这些问题,可显著提升BDU单元的功能安全性。

站在“800V元年”,聊一聊高压电路的安全问题

智能配电单元,图片来源:伊顿集团

与Breaktor电路保护技术相结合,伊顿还专门为高电压电动商用车开发了全新的柔性配电单元 PDU,高集成度和高安全性之外,伊顿的柔性PDU还是一个智能装置,可以为采用该套设备的企业用户提供电力消耗等方面的信息,帮助OEM改进性能和效率。

提升单一器件的性能,也是伊顿重点关注的领域,例如在熔断器的开发方面,伊顿也专门针对高压系统进行了全方位的技术升级。此前,伊顿集团推出了Bussmann系列熔断器中的新成员——EVK系列,新的高压熔断器系列完美适配了当前高功率电动车的要求,其额定直流电压高达1000V,可以从根本上解决——提升电动车性能的同时提高电动车续航,这个电动车推广过程中最现实的矛盾。此外,较之传统的熔断器,Bussmann全系列熔断器占用的空间可以减少33%,重量也更轻,还可以为导体提供短路保护。当发生故障(如碰撞或绝缘材料断裂)而导致严重短路时,Bussmann熔断器将隔离所有可用能量并安全地中断电路;同时还可以限制总故障能量,保护系统中的下游元件不会在故障事件中损坏。

今年年初,伊顿完成了对美国 Royal Power Solutions 公司的收购之后,还进一步延展了在电能连接领域的市场触角,目前已经形成了包括蓄电池端子、小孔端子、RigiFlex母线、HPLB大功率锁盒端子、电能连接器等在内的核心解决方案产品组合,可以为采用高低压系统的电动汽车提供安全可靠的电路连接。

站在“800V元年”,聊一聊高压电路的安全问题

端子和连接器,图片来源:伊顿集团

利用自身的工业技术和汽车专业知识,持续的提升产品性能和可靠性,同时简化产品架构,破解电动汽车安全的现实难题,是伊顿集团正在做的事情。未来,随着电动车功率的持续提升,伊顿集团还将开发出更多的解决方案。正如伊顿eMobility业务部门总裁Scott Adams所言:“我们正在利用多样化技术帮助全球客户解决整个电动车生态系统中一些最棘手的挑战。”

最近几年,国内汽车市场正在逐渐成为“存量”市场,“存量”市场的特征就是更加全面的竞争,“从有到优”的升级成为新的行业趋势。对蓬勃发展中的新能源车市场而言,肯定也是更加优秀的产品,才能真正适应行业发展的需要和用户的真实需求。而要判定一款产品够不够优秀,第一标准肯定就是安全。

随着高压系统逐渐量产应用,可以预见,未来的新能源车市场上,如何保障高压系统的安全会是全行业都要关注的重要课题。伊顿能够率先进行布局,既得益于数十年来深耕车辆应用领域积累的开发和制造经验,也离不开企业对未来行业大势的精准预判。利用自己的工业技术和专业知识,伊顿为电动汽车带来了快速、安全、可靠的保护,很显然,在电气保护系统领域,伊顿又交上了一份漂亮的答卷。

来源:盖世汽车

作者:南杨

本文地址:https://www.d1ev.com/news/qiye/191794

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