文章來源：廈門金龍旅行車有限公司 由于燃油車和純電動(dòng)車在能量供給、動(dòng)力輸出以及車輛控制等方面存在較大差異，于是就出現(xiàn)了兩種設(shè)計(jì)路線：第一種是在原有傳統(tǒng)燃油車上進(jìn)行改制而成；第二種是整車采用全新正向設(shè)計(jì)而成。 由于第二種路線在周期和成本上投入較
由于燃油車和純電動(dòng)車在能量供給、動(dòng)力輸出以及車輛控制等方面存在較大差異，于是就出現(xiàn)了兩種設(shè)計(jì)路線：第一種是在原有傳統(tǒng)燃油車上進(jìn)行改制而成；第二種是整車采用全新正向設(shè)計(jì)而成。由于第二種路線在周期和成本上投入較大， 很多整車生產(chǎn)廠家為了搶占市場(chǎng)選擇了第一種路線。本文主要介紹采用第一種路線的純電動(dòng)封閉式載貨車型，其機(jī)艙各控制器的合理化布置設(shè)計(jì)。當(dāng)前純電動(dòng)車型用的控制器種類主要有：驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、高壓配電箱、 DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電機(jī)以及多合一控制器。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器是控制動(dòng)力電源與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號(hào)接口電路、驅(qū)動(dòng) 電機(jī)控制電路和驅(qū)動(dòng)電路組成。在電池汽車中，電機(jī)控制器的功能是根據(jù)檔位、油門、剎車等指令，將動(dòng)力電池所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的電能，來控制電動(dòng)車輛的啟動(dòng)運(yùn)行、進(jìn)退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動(dòng)車輛剎車，并將部分剎車能量存儲(chǔ)到動(dòng)力電池中。電動(dòng)汽車高壓配電箱，又稱為高壓配電盒，是整車高壓電的一個(gè)電源分配裝置。高壓配電箱是由很多高壓繼電器、高壓保險(xiǎn)絲組成，功能是協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、充電管理系統(tǒng)、 DC/DC、電空調(diào)、電暖風(fēng)、制動(dòng)系統(tǒng)、電助力轉(zhuǎn)向等高壓附件的功能轉(zhuǎn)換和能量分配。DC/DC是一個(gè)將高壓直流電轉(zhuǎn)為低壓直流電的裝置。新能源汽車上沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，整車低壓用電的來源也不再是發(fā)電機(jī)和蓄電池，而是動(dòng)力電池和蓄電池。由于動(dòng)力電池是高壓電，因此需要DC/DC轉(zhuǎn)換器來將高壓電轉(zhuǎn)為低壓電。車載充電機(jī)是將公共電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕d儲(chǔ)能裝置所要求的直流電，并給車載儲(chǔ)能裝置 進(jìn)行充電的裝置。因?yàn)閯?dòng)力電池是一個(gè)高壓直流電源，當(dāng)使用交流電進(jìn)行充電時(shí)，交流電不能直接被電池包進(jìn)行電量?jī)?chǔ)存，因此需要電源轉(zhuǎn)換裝置，將交流電轉(zhuǎn)為直流電，從而給動(dòng)力電池充電。為了減少控制器種類、優(yōu)化管線布置、簡(jiǎn)化安裝支架，出現(xiàn)了各種組合的多合一控制器，比如 DC/DC轉(zhuǎn)換器與車載充電機(jī)組合的二合一控制器，高壓箱、DC/DC轉(zhuǎn)換器與車載充電機(jī)組合的三合一控制器，電機(jī)控制器、高壓箱與DC/DC轉(zhuǎn)換器組合的三合一控制器等。盡管控制器由兩到三個(gè)變?yōu)橐粋€(gè)，但控制器外形尺寸有時(shí)并未得到很好地控制，因此需根據(jù)具體車型、具體布置空間進(jìn)行選擇，匹配確認(rèn)是采用多合一控制器合適，還是幾個(gè)單獨(dú)的控制器更合理。結(jié)合近年來參與設(shè)計(jì)開發(fā)的幾款純電動(dòng)封閉式貨車，通過對(duì)設(shè)計(jì)方案不斷地優(yōu)化、經(jīng)驗(yàn)地積累，總結(jié)出控制器布置設(shè)計(jì)的兩個(gè)步驟。傳統(tǒng)汽車是以燃油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，線纜作用 是傳輸控制信號(hào)，承受的電流和電壓都很小，故線纜直徑較小，結(jié)構(gòu)上也僅是導(dǎo)體外加絕緣層，比較簡(jiǎn)單。電動(dòng)車高壓線纜主要起傳輸能量的作用，線纜具有高電壓、大電流、電磁輻射較強(qiáng)的特點(diǎn)。為了避免電磁輻射對(duì)周圍電子設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈電磁干擾，影響電子設(shè)備正常運(yùn)行，電纜增加了抗電磁干擾屏蔽層，即電動(dòng)車高壓線結(jié)構(gòu)含內(nèi)導(dǎo)體、絕緣、屏蔽、護(hù)套。因此，電動(dòng)車上的高壓線線徑就會(huì)比較粗，柔韌性比較差，對(duì)各控制器的布置空間提出了更高的要求。控制器布置前期，應(yīng)該結(jié)合項(xiàng)目車型各控制器的連接要求，繪制高壓線束連接示意圖（見圖 1），以備后續(xù)控制器布置之用，避免出現(xiàn)線纜交叉、過長(zhǎng)等問題，進(jìn)而影響到總體布置設(shè)計(jì)。電動(dòng)車各控制器布置的合理性，對(duì)整車高壓安全、碰撞安全、零部件工作條件以及裝配維修方便性等方面有著舉足輕重的作用。1）控制器布置應(yīng)合理，在滿足各工況運(yùn)行要求時(shí)應(yīng)盡量減小線束長(zhǎng)度、安裝支架盡量簡(jiǎn)單；2）各控制器防護(hù)等級(jí)應(yīng)≥IP67，如果確實(shí)無法達(dá)到IP67要求，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行必要的防護(hù)或者布置于車廂內(nèi)；3）出于安全考慮，控制器應(yīng)盡量布置在前艙相對(duì)靠后的位置（前置車型），相對(duì)車輛靠前或者相對(duì)車輛靠后的線束插頭盡量布置在Y方向，減小發(fā)生正碰、后碰時(shí)出現(xiàn)高壓部件故障的機(jī)率；4）有振動(dòng)工況的零件須留出足夠的工作空 間：其周向應(yīng)保證 15～30mm間隙，比如：壓縮機(jī)等 部件，與其連接的管路、線束需留有相應(yīng)的伸縮量；5）為降低整車震動(dòng)的影響，須對(duì)各控制器增加減震處理；7）相鄰線束避免交叉布置，多采用平行布置，動(dòng)態(tài)線束間隙＞20mm，靜態(tài)線束間隙＞10mm。已知車型機(jī)艙空間尺寸為長(zhǎng) 610mm、寬830mm、高320mm（見圖2），電機(jī)控制器長(zhǎng)475mm、寬260mm、高170mm，高壓箱長(zhǎng)330mm、寬340mm、高170mm，二合一控制器長(zhǎng)580mm、寬210mm、高150mm，根據(jù)各控制器尺寸分析得出，三個(gè)控制器并列布置的寬度達(dá)到810mm，已接近于車身機(jī)艙寬度，由于機(jī)艙兩側(cè)還需布置線束、管路等，因此三個(gè)控制器布置于同一層的方案不可行，那么只能選擇上下層布置。首先確定上下層部件。由于電機(jī)控制器高壓線不是快接型式，需拆開上蓋進(jìn)行連接安裝，因此 電機(jī)控制器布置于上層。這樣布置，一方面便于三相線束連接操作；另一方面如果車輛涉水，可以使電機(jī)控制器盡可能遠(yuǎn)離水面，為其防護(hù)等級(jí)再上一道保險(xiǎn)。因高壓箱需與電機(jī)控制器進(jìn)行連接，為了避免線束交叉，同時(shí)盡量縮短線束長(zhǎng)度，高壓箱需與電機(jī)控制器布置在同一層。這樣一來，其它控制器就布置于下層。最后確定上、下各層控制器的左右位置?？紤]到電機(jī)控制器連接高壓箱的接口在其右側(cè)，高壓箱連接電機(jī)控制器的接口在其左側(cè)，因此電機(jī)控制器布置于左邊，高壓箱布置于右邊。此外，高壓箱上右側(cè)配有快充連接口，因此車輛快充口布置于車輛右側(cè)。二合一控制器需與高壓箱連接， 故布置于高壓箱正下方。電機(jī)控制器下方剩下的空間可以布置其他像壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)向泵、水泵等部件 (見圖3)。在另外一個(gè)項(xiàng)目方案中，電機(jī)控制器左側(cè)有進(jìn)出水口，高壓箱左側(cè)有一個(gè)維修開關(guān)，為此如果將電機(jī)控制器與高壓箱像方案 1中那樣布置，則會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問題：一個(gè)是兩個(gè)控制器可以安裝上去，但電機(jī)控制器的連接水管和高壓箱的維修開關(guān)沒有足夠空間進(jìn)行裝配；另一個(gè)是為了解決前面提到的裝配空間問題，兩個(gè)控制器之間要留出足夠的間隙，但機(jī)艙的寬度無法滿足這一要求。因此，為了解決以上問題，將高壓箱與二合一 控制器置于上層，電機(jī)控制器置于下層（見圖 4 ）。之所以這樣布置，主要有以下兩個(gè)方面考慮：一是 電機(jī)控制器連接器不像方案1那樣需要拆蓋安裝，其連接方式為防護(hù)等級(jí)較高的標(biāo)準(zhǔn)接插件，因此不用擔(dān)心控制器發(fā)生進(jìn)水或者連接操作問題；二是高壓箱上帶有維修開關(guān)，如果將高壓箱布置于下層，在需要斷開高壓電的情況下，維修開關(guān)不 好拔插。該車型機(jī)艙為前置狀態(tài)（見圖 5），控制器布置時(shí)高壓線接插件應(yīng)盡可能避開朝車頭方向，以防車輛發(fā)生正面碰撞造成高壓電故障隱患。此方案中，控制器為帶有電機(jī)控制器、 DC/DC 、壓縮機(jī)、 PTC等接口功能的多合一控制器，高壓箱含有快充接口、MSD維修開關(guān)，同時(shí)動(dòng)力電池還額外配有一個(gè)主控盒。結(jié)合機(jī)艙空間尺寸，該方案控制器仍需分兩層布置。考慮到多合一控制器的冷卻方式為水冷，因此首先它不能布置高于水箱加水口，以避免水路排氣不暢。另外高壓箱 上有維修開關(guān)，布置時(shí)需考慮到拔插的便利性。綜合分析后，比較合理的方案為多合一控制器布 置于底層、高壓箱與主控盒布置于上層（見圖6）。通過以上幾個(gè)布置方案的分析，結(jié)合積累的控制器布置設(shè)計(jì)方法，不斷地進(jìn)行總結(jié)、改進(jìn)，相 信在不遠(yuǎn)的將來，此類純電動(dòng)車型控制器布置設(shè)計(jì)的水平會(huì)得到較大地提高。同時(shí)，也有助于開發(fā)出性價(jià)比更高的控制器，提升純電動(dòng)封閉式貨車在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。
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