純電動客車高壓配電柜的設計與研究

薛德保

摘要：隨著我國新能源汽車行業的快速發展，新能源市場保有量逐漸增多。隨之而來的新能源汽車零部件的生產供需問題也面臨嚴重的問題，其中高壓配電柜供需生產問題最為突出。本文根據市場需求，簡要概述了一種多功能純電動客車高壓配電柜的設計與研究。

關鍵詞：純電動客車;高壓配電柜;設計與研究

一、背景技術

新能源電動客車高壓配電柜是所有純電動客車、插電式混合動力客車的高壓電大電流分配單元PDU。采用集中配電方案，結構設計緊湊，接線布局方便，檢修方便快捷。根據不同客戶的系統架構需求，高壓配電盒還要集成部分電池管理系統智能控制管理單元，從而更進一步簡化整車系統架構配電的復雜度。目前電動客車的高壓配電柜一般都沒有一種很直觀又明確的對于高壓配電柜內的溫度進行顯示的裝置，一旦配電柜里面的溫度過高，勢必會影響客車的正常行駛和安全性;而且配電柜一般都采用螺絲緊固配電柜，但是這樣造成維修和拆卸時會有些不便，造成時間上的浪費。與此同時，高壓配電盒里面的電流都高達幾百安培，器件老化或者由于發熱都能夠引起火災，這對于交通工具來說，無疑會對人們的生命財產造成極大的威脅。當前部分電動客車上雖然設有一些檢測裝置，比如靠煙霧傳感器來檢測煙霧來報警，一旦煙霧含量超過預設值立馬會斷開客車的輸入回路，這對于行駛的客車也不安全，如果正在馬路中間行駛，或者一些緊急的路況，突然斷電對于客車上的乘客也會帶來很大的安全隱患，而且現有的高壓配電盒的蓋板均是通過螺栓固定，在檢修時不夠方便快捷。

二、設計方案

當前，新能源客車在國家政策的大力支持下得到迅猛發展，通常在大功率的整車電力下運行，電壓高達700VDC以上，電流高達400A，對高壓配電系統的設計及高壓零組件的選用有巨大挑戰。從整車空間、整車架構的復雜度及成本考慮，業界廣泛采用集中式高壓電氣系統架構配電。高壓動力電源直接進入高壓配電盒后根據系統的需要分配到系統高壓電氣產品，對如何保證整個高壓系統及其各個電器設備的安全性、系統絕緣、電磁干擾及屏蔽、密封及耐振動等具有很高的要求。對此，針對上述背景技術難點，結合我司現有高壓配電柜具體情況，設計了便于觀察檢修的可視配電柜，具體設計方案如下。

2.1溫度可視功能的設計

針對當前純電動客車配電柜無法直接觀察高壓柜內的問題，容易因高溫影響整車正常形式。因此，本文針對現有純電動客車配電柜，增加設計了溫度可視功能。可視高壓配電柜主要包括底座，底座上設有溫度測量裝置。其中，溫度測量裝置包括溫度傳感器、單片機以及LED顯示裝置;溫度傳感器的DQ引腳連接在單片機的P3.4口上，VCC引腳接電源，GND引腳接地;單片機上的P1.0-P1.7口與LED顯示裝置a-h口依次連接。另外，該裝置的底座前后端還設有第一擋板，底座左端設有第二擋板，底座右端設有第三擋板，第一擋板上端面上均設有第一滑道，第一擋板通過第一滑塊連接有蓋板，第一滑塊與第一滑道相互配合;蓋板右側設有第四擋板，第四擋板內部為中空板，第四擋板內部通過第一彈簧連接有第五擋板;該可視配電柜中匹配設計的溫度傳感器型號為ds18b20，該型號傳感器匹配對應的單片機型號為AT89C51。為了提高可視配電柜的安全性，該單片機上還設有時鐘電路和復位電路。與此同時，第四擋板外表面還開有第二滑道，第五擋板上連接有第二滑塊，第二滑塊與第二滑道相互配合，通過第二滑塊在第二滑道上的滑動可將第五擋板收入第四擋板內部，其中第一滑道的長度不超過第一擋板。

2.2火災檢測功能的設計

根據市場反饋，純電動客車高壓配電柜存在發生火災的隱患。為了避免火災對整車的安全性影響，本文結合現有高壓配電柜，增加設計了火災檢測功能。該高壓配電盒總成主要包括高壓配電盒盒體，高壓配電盒盒體包括底座、設置在底座內部的各個器件，以及設置在盒體上方的蓋板;底座上方還設有兩個滑道，蓋板通過滑道連接在底座上，蓋板下方設有滑塊，滑塊與滑道相互配合;高壓配電盒盒體內還設置有火災檢測裝置，火災檢測裝置包括MCU控制處理器，煙霧傳感器通過AD轉換器連接在MCU控制處理器上，MCU控制處理器上連接有蜂鳴器，MCU控制處理器上連接有溫度傳感器，MCU控制處理器上連接有LED顯示器。另外，蓋板一側開有卡孔，底座上還設有擋板，擋板的一側設有一卡塊，卡塊與卡孔相互配合;擋板的另一側設有手柄。其中，卡塊和手柄通過穿過擋板的連桿連接。

三、改善效果

本次設計的多功能純電動客車高壓配電柜通過溫度測量裝置的設置，使得駕駛員可以隨時了解到高壓配電柜里面的溫度變化，一旦發生異常可及時停止下車檢修，不會引發一些因高壓配電柜溫度過高而導致的安全事故;另外，檢修人員可以通過蓋板上第四擋板和第五擋板以及第三擋板上的卡孔的設置，使得本高壓配電柜打開方便，省時省力，也便于對其內部的元器件進行檢修。與此同時，多功能純電動客車高壓配電柜還可以通過溫度傳感器和煙霧傳感器的設置，同時滿足煙霧和溫度均超過上限才會切斷輸入回路，而火災引發時，首先是煙霧含量超標，之后才會檢測到溫度達到設定值上限，煙霧含量和溫度兩者都達到設定值上限時，才會斷開輸入回路，給駕駛員留了足夠的時間去反應，避免因只要煙霧含量超標就會立馬切斷輸入回路從而造成的交通事故;通過蓋板上卡孔和卡塊、手柄的設置，使得需要檢修或者關閉配電盒時，只需要轉動手柄，通過向卡孔里插入或者退出卡塊即可關閉或者開啟蓋板，操作簡單。

四、結束語

隨著國家對新能源客車的安全性要求逐步提高，本次設計研究的多功能純電動客車高壓配電柜對純電動客車的安全性保障起到了一定的支撐作用，后期將根據市場需求，逐步完善多功能純電動客車高壓配電柜的功能需求，為純電動客車的提供有利保障。

參考文獻

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