什么保证了新能源汽车的安全和靠谱?

盖世汽车 中字

尽管面临补贴退坡,然而从近期媒体不断爆出的新建项目来看,我国新能源汽车尤其是电动汽车的投资热度依然高涨。在今年年初举办的“2017中国电动汽车百人会论坛”上,工信部部长苗圩表示,工信部已牵头编制了《汽车产业中长期发展规划》,明确了到2020年我国新能源汽车年产量将达到200万辆,以及到2025年我国新能源汽车销量占总销量的比例达到20%以上的发展目标。

而在国外,节能减排法规的日益严苛,亦推动新能源汽车未来发展。麦肯锡在早前的一份报告中指出,到2030年电动汽车将占到全球新车销量的50%。

新能源汽车未来发展可谓是一片“希望的田野”,不过,对于企业来说,机遇和挑战向来相辅相生。

就目前来看,新能源汽车尤其电动汽车依然面临着安全隐患、续航里程短、系统架构可靠性不足、产品质量参差不齐、高成本、充电难等问题。当中,最主要的挑战莫属系统的安全可靠性,毕竟对于市场发展及消费者而言,无论是再前瞻的技术,多诱人的优惠政策,“安全靠谱”是最关键也是最基本的保障。

这就要求各相关生产企业除了在电池、电机、电控等关键技术取得突破外,包括连接器、传感器、接触器、继电器等核心基础元器件领域亦要有所作为;甚至这些原在传统汽车领域的“配角”随着电子电器架构的全面改进,应用数量日渐增加,对整个系统架构所呈现的可靠性、完美性起到关键性的支撑作用。

新电气架构下的连接·传感·保护

以电动汽车系统构架为例,其由电池、驱动电机及电控、高压配电盒、充电系统、高压辅助用电器几大部件构成。无论是从部件自身还是整个系统构架来说,都涉及到连接、传感和保护,而连接和传感是基准,通过连接、传感达成保护。不过与传统汽车相比,高电压和大电流系统架构下,这些核心的元器件均面临着更加严苛的要求和挑战。

首先,连接器作为电路系统电气连接必需的核心基础元件,在高电压大电流下,其载流能力、耐压能力及可靠性要求再度拔高。此外,如此高的功率下,电磁干扰是连接器所面临的另一个重要问题。同时,高压回路下的带电插拔操作会产生电弧,这会严重危害到电气连接和电子设备,并且可能引起汽车燃烧,这些问题都需要连接器的特殊设计与开发。

而对于将动力电池与逆变器连接和断开的主接触器,新的电气系统架构对其要求不仅包括处理非常高的连续电流,而且包括过载电流的安全开断。一旦电池发生短路,这些接触器必须能够承载数千安培的电流,直至主保险丝切断回路。根据欧洲经济委员会条例“ECE R-100,电池供电电动汽车”的规定,电池驱动的汽车通常必须配备保护器件,例如保险丝、断路器或主接触器,以防动力电池由于过电流而过热。

再来看另一核心部件——传感器。据相关专家介绍,未来纯电动汽车传感器的发展趋势是实现微型化、多功能化、集成化和智能化。这就要求传感器不仅具备体积小、价格便宜、可靠性高等特点,而且在精度、功能性、智能化等方面要再度提高。

除了以上三类元器件外,还有电路保护器,手动维修开关,继电器、线束等基础元器件,在新的电气架构下亦待升级。然而对于主机厂来说,单个元器件的创新固然重要,然其更为看重的是系统的稳定性、可靠性,需要的亦是更为“靠谱”的系统性解决方案。

对于此,全球连接及传感解决方案领先者TE Connectivity (TE) 利用其在高压生成、传输和配电领域积累的丰富经验,数年前已开始在新能源汽车领域不断进行产品的改进和创新,致力提供安全可靠的系统解决方案。目前在新的电气架构中的多个环节都有与之匹配的解决方案,以应对新能源汽车发展中的挑战。

系统解决方案“护航”电气架构每一环节

●电池包的连接和保护是整车安全至关重要的一环

作为新能源汽车当中最核心的零部件和动力来源,电池包不仅自重大,且结构比较复杂,它由多个电芯模组构成,每个模组有几个到十几个不等的电芯组成。其中,模组之间、电芯之间以及管理电芯的电池管理系统(BMS)内部的电流传输和信号传输需要各种连接以及电流、温度的监控,而电池对外输电要有高压的连接器。因此电芯连接及模块连接、高低压接口、电流及温度监控的可靠性至关重要。

此外,近年关于新能源汽车爆炸、自燃的事件时有发生,多数亦跟电池有关。据TE汽车事业部大中华区销售和市场总经理李万祥介绍,“高压情况下,电流回路的接触和断开非常危险,很容易产生电弧,如果管理不当,产品可能会产生爆炸和燃烧。” 这对预充回路的设计、保险丝及接触器的匹配等给予了较大考验。

可以说,电池包的连接和保护是整车安全至关重要的一环。在此方面,TE除了提供电芯连接板(ICB)、模块连接方案(M2M)、低压信号连接器和电流传感器外,其富有挑战性的高压大电流连接器以及高压接触器产品系列已得到车企充分认可。

适用于大电流和优化尺寸的高性能连接器。 TE的AMP+ HVP 800高压连接器系统可通过在50mm? 的导线中使用高达250A的电流,并安全地将大电流和高电压从电池传输到变频器和电动机。该连接器产品系列采用很宽的温度和线径范围,以及多个防呆设计选项,适用于众多的混合动力及纯电动汽车应用。通过可实现低插入力的辅助拉杆简化了装配难度。据了解,除HVP800高压连接器外,TE目前还开发出了HVP1100,PCON21等耐高压大电流连接器产品。

TE的AMP+ HVP 800高压连接器系统

有效抑制开关电弧的高压保险丝和高压接触器组合。与传统汽车的油箱一样,混合动力和纯电动车辆的储能系统必须进行热过载保护。为了在车辆熄火后或出现故障时及时阻断电流,通常会在动力电池和电气回路的连接部分使用高压保险丝和高压接触器的组合。TE的EVC 250高压接触器正是一款专为这种应用要求而开发的安全器件。该产品拥有更大的接触间隙和优化的开关动力,它具备高性能的灭弧磁体,结合其他措施,可有效地抑制开关电弧。并可实现连续的250A额定电流,能承载高达6, 000A的过电流20ms而不影响任何关键性能。值得一提的是,EVC 250高压接触器的开关室经过优化设计,即使是在海拔高达5,000米的低气压条件下也能完全切断电流。

TE 的EVC 250高压主接触器

除了EVC 250高压接触器外,TE还开发出EVC500、EVC135、EVC175,HV Mini-k等高压接触器及预充继电器系列产品。在安全器件中,TE针对电池包维修过程中因误操作导致的安全隐患,还专门开发出手动维修开关(MSD)。

“TE 对安全的责任感是开发新产品的关键因素,我们确保为所有应用提供安全可靠的解决方案。除此之外,现在国家对电池包的能量密度要求非常严,所有的电池包厂家都希望在尽量小的空间里能够储尽量多的电能,因此会对连接器或者是其他辅助的元器件空间要求非常严格的,我们现在用0.5毫米的连接器应对这方面的需求。” 李万祥补充道。

● 充电技术的改进对于新能源发展至关重要

近两年,因充电而引发的多起电动汽车起火事件将新能源车安全性问题再推向风口。TE一直把安全放在充电电缆产品的首要位置,并构建了充电解决方案所需的一切资源:从线缆到接触器、从仪表到读卡器、从屏幕到插座。在安全可靠性上,TE充电系统拥有监控、检测和保护等功能,包括:接地监控、布线错误检测、避免过压和欠压影响充电、过流情况下短路保护、继电器诊断以及过热保护等;从而确保整个充电过程的安全性。

除了电池、充电系统外,电气架构上的电机电控、高压辅助用电器亦有很多的连接传感和保护方面相关的内容,如高压屏蔽连接、旋变、温度传感器、端子台、低压信号连接等。而这些部件,TE目前都拥有系统的解决方案与之相匹配。

“TE作为零部件供应商,我们希望能充分发挥自己的专长来推动中国新能源汽车产业的快速发展。针对新能源车安全问题,一方面我们会严格按照车企或系统供应商的要求保证产品的可靠性、一致性;另一方面,我们会从专业的角度提出相应建议,完善客户对于整个架构的考虑。这是我们的责任,也是使命所在。” 李万祥在接受采访时表示。

这让记者想到了之前一次行业论坛中清华大学教授欧阳明高的一句评论,“新能源汽车的发展势头非常迅猛,不过猛过头也不一定是好事,一旦有严重的安全事故发生,会对整个新能源汽车产业造成毁灭性打击,这需要特别注意,企业更要存在敬畏之心。”这当中的“企业”除了主机厂,还包括产业链上的各个零部件供应商,共勉之吧!


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