混合动力系统对E/E架构的挑战

作者：德尔福派克电子/电气系统 Randy Sumner

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 汽车的电子/电气（E/E）架构是把所有紧凑的布置空间的子系统零部件有机地结合在一起。它连接所有的子系统，而且必须考虑到恶劣的环境，这样就给混合动力汽车的电子/电气架构带来了一些独特的技术挑战。 对于汽车制造商而言，混合动力技术是达到节油与二氧化碳排放法规要求的关键所在。如今的消费者正在寻求各种混合动力与电动汽车技术，以努力减少汽车对地球环境产生的影响。因此，全球对于此类替代型汽车产品的需求也在与日俱增。 今天的混合动力汽车涵盖从简单的皮带传动启动/发电机（BAS）14V 制动/启动系统，以及能够单独利用蓄电池和电动机驱动汽车的纯电动汽车。所有混合动力汽车的共同目标都是通过增加电气系统减少或消除对内燃机的依赖，进而为消费者达到节油目的。在设计和开发混合动力电动汽车时，必须考虑连接系统与线束独特的供电要求。 德尔福是从事混合动力汽车系统的研发与生产的专业公司，业务范围包括电子/电气架构以及大电流高电压线束、连接器和混合动力智能电气中心等部件。汽车的电子/电气（E/E）架构是把所有紧凑的布置空间的子系统零部件有机地结合在一起。它连接所有的子系统，而且必须考虑到恶劣的环境，这样就给混合动力汽车的电子/电气架构带来了一些独特的技术挑战。由于工作环境条件苛刻，混合动力汽车对供电系统有更高的要求，而且必须要求使用高性能的零部件增加安全功能，并用于管理高电压和高电流的DC/DC变流器、驱动电机、电池组和日趋复杂化的电子/电气架构。 目前，德尔福派克通过设在美国俄亥俄州Champion市的混合动力技术开发中心全力满足客户对电子/电气架构混合动力提出的独特要求。该开发中心包括一个已获得认可的全能测试中心，致力于开发混合动力专用技术，包括线束保护系统、电池监控装置以及德尔福的新型连接系统系列。这些新型连接系统包括高电压/高功率应用中规定使用的屏蔽、密封和高电压互锁装置。 电磁干扰屏蔽 混合动力汽车最显著的特点在于节油性能，但伴随而来的电磁干扰（EMI）是汽车制造商不期望的。至少，德尔福派克电子/电气系统（事业部）的电磁兼容性（EMC）工程师们并不希望看到这种电磁干扰。因为这些工程师的职责正是检测和解决混合动力电动汽车（HEV）中的电磁干扰问题。 即使在12V系统中，也必须解决电子设备和线束受到的电磁干扰的问题。这种电磁噪声可能干扰无线电接收和其他汽车信号，例如AM/FM无线电频率、手机使用以及蓝牙功能。 在工作时，混合动力汽车需要使用高电流、高电压的大功率逆变器。功率逆变器通常会产生频率介于100.0 kHz至200.0 MHz之间的电磁干扰。在逆变器，在AC（交流电）与DC（直流电）之间的高频变换所产生的电磁干扰在混合动力电动汽车中尤为明显。 电子设备的重量远远低于变压器，因此更适合将交流电转换为直流电，从而为电池组充电。事实上，为了将电池组的直流电转换为交流电进而驱动汽车，电子设备也是目前唯一可行的技术。但是，这些电子设备也会产生更大的电磁干扰。高电压缆线会成为电磁干扰的传播天线，通过电缆将电子设备箱中的电磁干扰传送到整个汽车。 在传统汽车中，为了抑制电磁干扰噪声，成本效益最高的方法是使用电容器、电感器、二极管等元件。但由于传统的噪声抑制元件过于笨重，在混合动力电动汽车中利用屏蔽电子设备和线束可有效提高成本效益。 那么，准确地说，什么是屏蔽导线？屏蔽导线实际上是表面覆盖金属层（用于隔离干扰）的标准电缆。金属层的材料可以是金属箔，也可以是编织金属丝网。为了开发屏蔽导线，德尔福公司首先制定了专门针对混合动力电动汽车应用的屏蔽有效性测试规范。现有标准没有考虑混合动力电动汽车中存在的情况。因此德尔福公司的工程师在最先进的电磁兼容实验室中用整整一年的时间制定出了测试规范并开发了相应的屏蔽导线技术。这些规范是业内混合动力电动汽车电磁兼容性领域的最佳规范，美国汽车研究委员会（USCAR）目前也正在考虑将其作为全球标准。电磁兼容性技术团队利用该实验室完成了最全面的测试，同时还确保测试环境与混合动力电动汽车中的条件达到最大程度的相似性。通过运用最能逼真模拟整车运行环境的测量技术，我们的产品不仅高于客户的标准，而且超越了驾驶员与乘客的期望。 混合动力汽车技术日新月异的趋势不会改变，因此对屏蔽导线的需求也会日益重要。汽车制造商将继续使用电子设备降低重量和节省成本，因此他们需要继续降低这些电子设备产生的噪声。我们的强大实力可帮助我们始终站在混合动力电动汽车技术发展的最前沿。德尔福始终在积极参与全球的各种电磁兼容性活动，为现行及未来电磁兼容性标准的管理机构提供指导建议。 安全第一 为确保驾驶员和维修技术人员在高压环境中的工作安全，必须解决电气系统中的许多复杂问题，确保达到可靠、最高的性能。连接系统是高电压电气线束中的一个关键组件，在高电压连接系统设计中，必须解决两个安全问题。它们是高电压安全互锁回路（HVIL）以及连接器的环境密封，其功能是在汽车使用期间防止高压端子之间的短路。 高压连接密封至关重要，如果不采取恰当的连接密封措施，失去密封从而导致短路是可能实现的。因此。众所周知，水与电绝不能接触。使用硅胶电缆和连接器周边密封可有效防止潮气进入连接位置，从而避免造成高温故障或起火。高电压系统要求使用比传统的12 V系统更可靠的密封，因为电压越高，发生电弧放电的可能性也越大。 在动力电子设备中，如果连接器分离速度过快，可能产生电弧，因此HVIL是高功率连接系统中用于防止产生电弧所必须具备的一项功能。必须特别注意确保连接系统在供电期间不会断开。HVIL会向其他系统发出分离动作信号，同时还会发出安全切断高压电路的信号。在出现意外事故或者技术人员在检修汽车时需要切断动力时必须使用这一功能。 见证整个行业的变迁是不寻常的，但当混合动力电动汽车开始进入汽车工业后，这个行业的确发生了深刻的变革。这是一个令众多汽车供应商兴奋不已的时刻，特别是对于电子/电气系统及零部件的供应商而言更是如此，因为我们正是凭借100多年来在传统汽车供应业务中积累的广博经验，从事着高电压系统的研发与生产，而它必然带领我们走向未来。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/22/2010)