纯电动客车高压配电柜的设计与研究

薛德保

摘要：随着我国新能源汽车行业的快速发展，新能源市场保有量逐渐增多。随之而来的新能源汽车零部件的生产供需问题也面临严重的问题，其中高压配电柜供需生产问题最为突出。本文根据市场需求，简要概述了一种多功能纯电动客车高压配电柜的设计与研究。

关键词：纯电动客车;高压配电柜;设计与研究

一、背景技术

新能源电动客车高压配电柜是所有纯电动客车、插电式混合动力客车的高压电大电流分配单元PDU。采用集中配电方案，结构设计紧凑，接线布局方便，检修方便快捷。根据不同客户的系统架构需求，高压配电盒还要集成部分电池管理系统智能控制管理单元，从而更进一步简化整车系统架构配电的复杂度。目前电动客车的高压配电柜一般都没有一种很直观又明确的对于高压配电柜内的温度进行显示的装置，一旦配电柜里面的温度过高，势必会影响客车的正常行驶和安全性;而且配电柜一般都采用螺丝紧固配电柜，但是这样造成维修和拆卸时会有些不便，造成时间上的浪费。与此同时，高压配电盒里面的电流都高达几百安培，器件老化或者由于发热都能够引起火灾，这对于交通工具来说，无疑会对人们的生命财产造成极大的威胁。当前部分电动客车上虽然设有一些检测装置，比如靠烟雾传感器来检测烟雾来报警，一旦烟雾含量超过预设值立马会断开客车的输入回路，这对于行驶的客车也不安全，如果正在马路中间行驶，或者一些紧急的路况，突然断电对于客车上的乘客也会带来很大的安全隐患，而且现有的高压配电盒的盖板均是通过螺栓固定，在检修时不够方便快捷。

二、设计方案

当前，新能源客车在国家政策的大力支持下得到迅猛发展，通常在大功率的整车电力下运行，电压高达700VDC以上，电流高达400A，对高压配电系统的设计及高压零组件的选用有巨大挑战。从整车空间、整车架构的复杂度及成本考虑，业界广泛采用集中式高压电气系统架构配电。高压动力电源直接进入高压配电盒后根据系统的需要分配到系统高压电气產品，对如何保证整个高压系统及其各个电器设备的安全性、系统绝缘、电磁干扰及屏蔽、密封及耐振动等具有很高的要求。对此，针对上述背景技术难点，结合我司现有高压配电柜具体情况，设计了便于观察检修的可视配电柜，具体设计方案如下。

2.1温度可视功能的设计

针对当前纯电动客车配电柜无法直接观察高压柜内的问题，容易因高温影响整车正常形式。因此，本文针对现有纯电动客车配电柜，增加设计了温度可视功能。可视高压配电柜主要包括底座，底座上设有温度测量装置。其中，温度测量装置包括温度传感器、单片机以及LED显示装置;温度传感器的DQ引脚连接在单片机的P3.4口上，VCC引脚接电源，GND引脚接地;单片机上的P1.0-P1.7口与LED显示装置a-h口依次连接。另外，该装置的底座前后端还设有第一挡板，底座左端设有第二挡板，底座右端设有第三挡板，第一挡板上端面上均设有第一滑道，第一挡板通过第一滑块连接有盖板，第一滑块与第一滑道相互配合;盖板右侧设有第四挡板，第四挡板内部为中空板，第四挡板内部通过第一弹簧连接有第五挡板;该可视配电柜中匹配设计的温度传感器型号为ds18b20，该型号传感器匹配对应的单片机型号为AT89C51。为了提高可视配电柜的安全性，该单片机上还设有时钟电路和复位电路。与此同时，第四挡板外表面还开有第二滑道，第五挡板上连接有第二滑块，第二滑块与第二滑道相互配合，通过第二滑块在第二滑道上的滑动可将第五挡板收入第四挡板内部，其中第一滑道的长度不超过第一挡板。

2.2火灾检测功能的设计

根据市场反馈，纯电动客车高压配电柜存在发生火灾的隐患。为了避免火灾对整车的安全性影响，本文结合现有高压配电柜，增加设计了火灾检测功能。该高压配电盒总成主要包括高压配电盒盒体，高压配电盒盒体包括底座、设置在底座内部的各个器件，以及设置在盒体上方的盖板;底座上方还设有两个滑道，盖板通过滑道连接在底座上，盖板下方设有滑块，滑块与滑道相互配合;高压配电盒盒体内还设置有火灾检测装置，火灾检测装置包括MCU控制处理器，烟雾传感器通过AD转换器连接在MCU控制处理器上，MCU控制处理器上连接有蜂鸣器，MCU控制处理器上连接有温度传感器，MCU控制处理器上连接有LED显示器。另外，盖板一侧开有卡孔，底座上还设有挡板，挡板的一侧设有一卡块，卡块与卡孔相互配合;挡板的另一侧设有手柄。其中，卡块和手柄通过穿过挡板的连杆连接。

三、改善效果

本次设计的多功能纯电动客车高压配电柜通过温度测量装置的设置，使得驾驶员可以随时了解到高压配电柜里面的温度变化，一旦发生异常可及时停止下车检修，不会引发一些因高压配电柜温度过高而导致的安全事故;另外，检修人员可以通过盖板上第四挡板和第五挡板以及第三挡板上的卡孔的设置，使得本高压配电柜打开方便，省时省力，也便于对其内部的元器件进行检修。与此同时，多功能纯电动客车高压配电柜还可以通过温度传感器和烟雾传感器的设置，同时满足烟雾和温度均超过上限才会切断输入回路，而火灾引发时，首先是烟雾含量超标，之后才会检测到温度达到设定值上限，烟雾含量和温度两者都达到设定值上限时，才会断开输入回路，给驾驶员留了足够的时间去反应，避免因只要烟雾含量超标就会立马切断输入回路从而造成的交通事故;通过盖板上卡孔和卡块、手柄的设置，使得需要检修或者关闭配电盒时，只需要转动手柄，通过向卡孔里插入或者退出卡块即可关闭或者开启盖板，操作简单。

四、结束语

随着国家对新能源客车的安全性要求逐步提高，本次设计研究的多功能纯电动客车高压配电柜对纯电动客车的安全性保障起到了一定的支撑作用，后期将根据市场需求，逐步完善多功能纯电动客车高压配电柜的功能需求，为纯电动客车的提供有利保障。

参考文献

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