比亚迪掉队800V?继电器企业看过来,原来它才是真正的遥遥领先?
最近的新闻报道中,连续出现了多个新能源品牌的“800V架构”产品展示或技术研发动态。至此,"800V架构"成为新能源汽车技术领域中的热门话题之一。
然而,面对这场技术的革新,比亚迪这家在国内被公认为新能源汽车技术领导者的公司则表现出了相对的稳重和审慎态度,并未立即跟随市场领导者的脚步。那么,比亚迪是否真的落伍于800V架构的推进呢?
其实在众多新能源汽车企业还停留在提升电池容量和充电速度等方面时,比亚迪却早已在2015年率先实现了乘用车800V高压平台技术的商业应用。
这项黑科技应用于搭载于秦EV、唐DM等车型上,能够实现4s级别的百公里加速、450 km以上的长续航里程以及60 kW的快速充电功率,这些数据在当时乃至今日的行业内都是无人能及的。
为了进一步提高充电效率,对于被公用充电设施影响充电效率的问题,比亚迪在汽车端进行了创新性的尝试。通过提升电池端的输入电压至最高800 V,比亚迪成功研发出初代的升压技术,使得800V车辆在低压环境下也可获取高达60 kW的充电功率。
此后,随着升压技术的不断改进,2020 年的汉EV已经可以实现100 kW的升压功率;直至2022年,基于e平台3.0架构打造的海豹上线,其升压快充功率更是达到了惊人的150 kW。
几乎所有的新势力都倾向于自建充电站以确保其技术的完美体现,同时提供最佳的用户充电体验。然而,真正实现后发现,这些做法并不见得是最优解。
其中,以特斯拉为例,尽管其在中国已建成了超过两千个超级充电站,看似规模庞大,但考虑到年销售数十万辆的大背景,这个数字实在无法称得上令人满意。另一方面,后起之秀小鹏虽然也同样配置了完备的充电设施,如其800V平台与超级充电站的配套使用,最大充电功率可达到惊人的480 kW,但由于建设难度较高,截至目前为止,落地数量依然不容乐观。
800V高压快充站普及与落地已成趋势,不过800V高压快充,并不仅仅是指充电速度快,而是一整套架构系统,它包括800V电池、电机、电控、连接器、空调热管理系统和充电桩等等整套体系。
而高压直流继电器也在这套体系之中,相较于过于使用的新能源汽车的继电器来说,价值单量提升33%,平均一辆800V平台的新能源汽车平均要使用6-10支继电器,更别说还有即将铺开的800V平台超充站,这对于继电器企业来说无疑是一个新的掘金机会。
很多继电器企业应该要经常把目光看向别的行业,像是比亚迪和之前聊过的华为,之所以能够在行业里遥遥领先,其实都是因为把创新与管理放在首位。而在继电器产业也应该如此,创新做好了,但管理上不足怎么办呢?
如果不能用内在力量完成进化,不如借用外部利用完成升级。
继电器资缘网推出“继电器E购”,依托信息服务、选型服务、交易服务、云展服务等帮助企业快速构建专业的营销互动平台,同时打通企业内部管理系统,进行数据融合互通,从管理端、业务端与市场端,三管齐下才来同时奏效。
在企业最关心获取销售线索上,引入供应商私域,线索自动分发至渠道及业务员进行跟进,在线与上游供应商及采购客户进行业务全流程交互,订单及物流信息实时推送。并为不同角色提供多维度的数据统计和分析,提高企业采购和销售运营管理效率,提升经营效益,助力继电器企业数字化转型。
通过这套系统,继电器企业可以更好地跟踪业务员订单情况,也能快速根据下游用户的真是反馈,迅速了解需求和市场反应,针对这一情况调整生产计划,优化成本结构。
在这个竞争愈加激烈的时代,不进则退。当大家都在跟进转型时,停留在原地的人将会被时代所抛弃,要想在牌桌上活下来,继电器企业应该注重数字化转型、跟上时代脚步。
汽车行业专题研究报告:800V架构渐近,引领电动产业链革新
(报告出品方/作者:华创证券,张程航)
一、800V高压平台渐近,加快解决续航、充电焦虑问题(一)电动车 800V 高压平台正逐步落地
因动力源差异,燃油车和电动车的电压平台差异大。燃油车动力源来自内燃机,车用电 器对输出功率要求不高,低电压平台即可满足:1918 年,蓄电池首次引入汽车;1920 年得到普及,电压仅为 6V。随着车载电器增多,车企相继推出 12V-48V 等系统,适配 以内燃机为主要动力源的车型。而纯电车型动力源是电机和电池,需要较大的输入/输 出功率,车内电压平台通常高于燃油车。纯电乘用车电压通常在 200-400V 之间。
400V 高压系统通常包括:电池、电机、电控、充电机(OBC)、高低压转换器 (DC/DC)、高压控制盒(PDU)、连接器及线束、电机/电池热管理相关零部件。
从核心 部件功能上看:1)电池是所有电器的供电单元,PDU 对电池、电路起保护作用;2)驱动电机及控制器是动力源,将电能转化为机械能;3)DC/DC 对高低压进行转化,满足车内低电压器件用电需求;4)OBC 将充电桩的交流电转换成直流电进而通过分线盒给电池充电。
800V 高压平台车型出现后,国内车企从技术迭代角度开始跟进 800V 架构。保时捷 Taycan 是首款 800V 高压平台的量产车型,已将最大充电功率提升至 350KW,可以在 大约 23 分钟内,把动力电池从 5%充至 80%,相当于 300 公里的续航能力。同等功率下, 当电压从 400V 提升到 800V 后,工作电流将降低一半,进而线束体积、功率损耗均有 下降。国内车企目前纷纷跟进 800V 高压平台架构,有望在 2022 年陆续实现量产:
1) 比亚迪:2021 年 9 月,上海车展发布 e 平台 3.0,提供 800V 闪充功能,充电 5 分钟 可增加续航 150 公里,搭载 800V 平台的车型有望 2022 年量产。
2) 吉利极氪:2021 年 9 月,发布子品牌极氪,充电桩最大功率达 360KW。极氪 001 采用的浩瀚架构具备 400V 和 800V 两种电压架构,10%-80%SOC 充电时间仅需 30 分钟,充电 5 分钟续航可增加 120 公里。搭载 800V 的产品有望在 2022-2023 年亮相。
3) 北汽极狐:2021 年 4 月,发布极狐αS Hi 版,具备 800V 充电架构,2.2C 闪充技术 能实现 10 分钟补充 196 公里续航的电量,30%-80%SOC 充电时间仅为 15 分钟。
4) 广汽埃安:2021 年 8 月,发布 A480 超充桩,峰值电压 1000V,电流 600A,未来将 超倍速电池技术搭载于 AION 系列车型,可做到充电 5 分钟,续航 200 公里。
5) 东风岚图:2021 年 9 月,发布最新 800V 高压超级快充技术,在 360KW 超级充电桩 的加持下,充电速率可提升 125%,可实现充电 10 分钟,续航 400 公里。
6) 小鹏汽车:2021 年 10 月,公布首个量产的 800V 高压 SiC 平台,充电峰值电流超过 600A,采用高能量密度、高充电倍率电池,充电 5 分钟最高可补充续航 200 公里。
7) 现代:2020 年 12 月,发布 E-GMP 平台,标配 800V 系统同时配套 800V 超高速充 电基础设施,可实现 14 分钟快充 80%,充电 5 分钟可行使约 100 公里。
(二)800V 方案是降低续航及充电焦虑的主流选择
新能源汽车普及过程中,续航和充电速度是两大短板。相较于燃油车,大部分新能源汽 车续航里程低于 600 公里,普遍低于燃油车的续航里程,较难满足城际间长里程行驶需 求。另一方面,现有的充电技术需要消费者等待 40 分钟甚至更久才可充满,而燃油车 的加油过程仅需要 5 分钟,对比之下补能效率更低。续航里程和充电速度是两大短板, 制约新能源汽车对燃油车的替代。车企的解决方案包括:提升带电量、提高补能效率。
提升带电量能够缓解续航问题,但边际效益递减。HEV、PHEV、EREV 车型通过燃油 的方式提高续航水平。纯电车型可通过增加电池带电量实现高续航目的,目前特斯拉 Model 3 高性能版 CLTC 标准的续航里程达 675 公里。但电池是新能源车价值量最高的 部件,带电量提升会导致边际成本和整车重量增加,购车成本与整车功耗也将随之增加。
提高补能效率,主流解决方案有两种:换电、大功率快充。
1) 换电:换电把新能源车充电时间替换成换电时间,代表企业有蔚来汽车,其二代换 电站换电效率已提升至约 5 分钟/车,接近于普通燃油车一次加油的水平。但各品 牌车型电池规格不同,换电技术的推广极度依赖于车企自建的换电体系,大规模推 广的成本及难度较高。
2) 高电流低电压(400V)充电:根据功率、电压、电流关系公式 = ,其他条件 保持不变,充电电压或电流其中任一提高即可提高充电效率。特斯拉、极氪是大电 流超充的代表品牌,其中特斯拉 V3 超充桩能在 400V 电压的条件下达到 250kW 的 峰值充电功率,15 分钟可补充 Model 3 约 250 公里续航所需电量。
高电流推广难度同样较大。根据焦耳定律 = 2,当通电时间与电阻不变,热量 与电流的二次方成正比,大电流快充将大幅增加充电过程中的热量。特斯拉 V3 超 充桩峰值工作电流超过 600A,需要使用更粗的线束,同时对散热技术要求更高。 目前国内车厂并没有在散热方案上做大幅定制化改动。大电流充电桩同样极度依赖 自建体系,推广成本高。另外,目前的大电流模式仅能在 10%-20%SOC 进行最大 功率充电,在其他区间充电功率也有明显下降,高效充电并非全程覆盖。
3) 高电压(800V)低电流充电:目前整车普遍使用 400V 架构,切换 800V 架构能够 使充电时间减少一半。保时捷 Taycan 是第一台量产的 800V 架构电动车;小鹏最新 发布的 G9 是国内首款基于 800V 高压 SiC(碳化硅)平台的量产车,可实现充电 5 分钟,续航 200 公里。
800V 架构使整车具有更高的效率。800V 电压平台推出后,相较于 400V 平台,工作电 流更小,进而节省线束体积、降低电路内阻损耗,变相提升了功率密度和能量使用效率。 在功率不变前提下,我们预计 800V 平台的推出,续航里程将增加 10%、充电速度将提 升一倍以上。当然,实际快充技术的普及需要充电桩功率和电池充电倍率的同步匹配。
二、电气类零部件需要再验证,格局重构下国产替代有望加速车企应用 800V 平台架构,需要对电气系统零部件重新验证,对功率器件的耐压、损耗、 抗热的要求更高。SiC 材料在相关性能上较硅基材料表现更优异,有望迎来大规模普及。 考虑供应安全和成本,国产 SiC 器件具备弯道超车的潜力。我们认为 800V 平台对供应 链影响主要体现在:
1)单车价值量变化:SiC 材料较硅基产品的高压性能突出,但初期成本较高(部件成 本是原来的的 2-3 倍,系统总成本增加 10%-20%),规模化量产后有望逐步降低;2)供应格局变化:新项目带来国产替代机遇,国内供应商的扩产能力、研发服务能力、 和产品性价比都更加优秀,有望把握新项目机会快速渗透;3)新技术加速上车:新电压架构的推广也将带动冗余设计的发展,电动新技术有望加 速上车,例如油冷电机技术、扁线电机技术等。
根据我们测算,2025、2030 年 800V 行业市场规模有望分别达到 324/878 亿元,其中: 电机电控 100/270 亿元,OBC+DC/DC 87/235 亿元,连接器及线束 64/172 亿元。2021- 2023 年国内 800V 产业从无到有,2023 年-2025 年复合增速有望超过 70%(爆发增长), 2025 年-2030 年复合增速约为 20%(稳步增长)。
从竞争格局角度,电机电控(含功率半导体)、连接器及线束方向上市公司较多,未来 国产替代有望加速;OBC+DC/DC 行业上市公司较少,未来或有新进入者参与竞争(杭 州富特、深圳威迈斯)。当前竞争格局并未定型,未来有望孵化多家百亿级细分龙头。
核心假设:1)800V 平台应用 SiC 器件方案,短期推高系统整体成本。2)随着 2023 年 SiC 方案开始量产普及,2023-2025 年年降较快(5%/年);2025 年2030 年 800V 进入稳定增长,年降 2%/年。(报告来源:未来智库)
(一)零部件需再验证,迎升级/更新机遇
升级 800V 平台需要对零部件重新验证,功率器件要求更高。应用 800V 电压平台需要 对现有的电子电器架构重新验证,尤其是功率器件的要求更高。目前车规级的功率半导 体主要是硅基 IGBT,应用于新能源汽车电动控制系统、车载空调系统、充电桩逆变器 三个子系统中,车内 IGBT 约占整车成本的 7%-10%,是除电池以外成本第二高的元件。 400V 平台架构升级至 800V 平台对功率半导体提出了更苛刻的要求:
1) 耐压:在 450V 直流母线电压下,IGBT 模块承受的最大电压在 650V 左右;在 800V 以上直流母线电压下,功率器件耐压需要提高到 1200V 以上。尽管英飞凌、 富士、罗姆等厂家推出了 1200V 耐压的车规级 IGBT,但成本较高并未实现规模化 应用。对比之下,SiC 器件在高压下性能更好。
2) 损耗:根据 NE 时代,碳化硅在导通损耗、开关损耗表现方面优于 IGBT,在 400V 母线电压下,应用 1200V 碳化硅模块的整车损耗较 750V 的 IGBT 降低 6.9%;若电 压升至 800V,整车损耗将进一步降低 7.6%。
3) 抗高温:在高电压快充方案下,尽管在相同充电功率情况下电流增加幅度较大电流 方案要小,但大功率快充需要电压、电流同增,因此发热量增加,对功率器件抗高 温能力也提出更高的要求。碳化硅理论上能够在远超 175℃高温的正常工作,较硅 基 IGBT 更加适应未来 800V 平台架构的发展。
初期碳化硅成本较高,推高相关零部件价值量。目前具有碳化硅量产能力的厂家数量稀 少,主要位于欧美,如科锐、罗姆、意法、博世等,其中科锐市场份额最大。早期碳化 硅器件价格高于硅基 IGBT,量产后或能降至 IGBT 的 2 倍左右。800V 平台架构的升级 带来核心功率器件的切换,核心部件成本上升短期将推高电动控制系统、车载空调系统、 充电桩逆变器等部件的单车价值量。
目前碳化硅实际应用较少,国产 SiC 器件有望迎来发展机遇。欧美新能源汽车碳化硅技 术集中批产时间多数在 2024 年,欧美晶圆厂商产能扩张规划基本与之匹配,目前仅特 斯拉 Model 3 与比亚迪汉实际应用碳化硅功率器件。而根据国内新能源车升级 800V 平 台计划,2023 年碳化硅器件需求旺盛。相较于硅基 IGBT,不少国产供应商具备 SiC 的 研发量产能力,未来有望快速扩产响应国内新能源汽车的外溢需求。
受碳化硅应用与系统升级影响,我们预计以下零部件成本会相应变化:
1) 电机电控:800V 平台或要求电机控制器应用的功率器件从硅基 IGBT 升级至碳化 硅 MOSFET,短期成本相应上升;但碳化硅的应用将减少电机系统的功耗、提高功 率密度,因此整体结构缩小、壳体线路布局优化,单电机的成本将有所下降。若考 虑零部件供应商借此机会推出一些新的电机技术(油冷、扁线电机),我们预计电 机成本有所增加,电驱系统(电机、电控、减速器)单车价值增加 10-15%。
2) 电池:碳化硅应用将提高整车效率,电池做功效果预计能提高 20-25%,在同等续 航要求的情况下,电池带电量得以下降,我们预计能够降低电池 2-3%成本。但车 企后续也将推出更高带电量的电池,这部分成本的下降难直观反映。
3) DC/DC+OBC:该集成部件主要构成为功率器件,我们预计碳化硅的应用将使其成 本在 2000-3000 元的基础上提高 10-15%。
4) 连接器+线束:平台架构从 400V 升级至 800V 要求连接器重新选型,连接器数量可 能增加(增加大功率快充接口);在同等功率条件下,电压提高,电流减小,线缆 耐压性提高、体积减下;我们预计连接器+线束综合成本将由约 2000 元小幅上升。
5) 滤波系统:主要包括电容和磁环,原滤波系统基于 400V 架构设计,升级 800V 后 EMC 辐射量会变化,整车滤波系统需重新设计。
6) 继电器:升级 800V 平台要求继电器耐压性提升,现有部分继电器能够兼容高电压, 若更换非兼容高电压继电器,预计成本增加 5-10%。
(二)核心环节弯道超车,国产替代有望加速
行业层面:国内新能源汽车单月渗透率一度突破 20%,预计 2021-2022 年新能源乘用车 销量分别达到 320/500 万辆。而在 IGBT、碳化硅、车用芯片、连接器、电容等领域, 国外厂家如英飞凌(IGBT)、科锐(SiC)、罗姆(SiC)、泰科(连接器)、EPCOS (电容)等占据头部地位。在海外电动化速度慢于国内、疫情反复的背景下,国内电动 车企的量产和研发需求被滞后。车企有诉求寻找供应商保护供应安全、加快技术迭代。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库】。未来智库 - 官方网站
纯电动乘用车高压继电器应用与实践
0 引言随着新能源汽车技术发展,电动汽车市场快速发展。中国汽车工业协会数据显示,2021 年,新能源汽车产销量超过350 万辆,市场占有率达13.4%,同比均增长1.7 倍[1]。2022 年,新能源汽车产销量超过680 万辆,市场占有率提升至25.6%,同比均增长约1 倍[2]。
新能源汽车一般采用高压电池组为电动汽车提供动力,在动力电池系统或相关高压总成中配置高压继电器,以保证电气系统正常通断。当系统停止运行后,高压继电器起到高压隔离作用;系统运行时,高压继电器起高压连接作用;当车辆高压下电或发生故障时,高压继电器能安全地将车辆高压电气系统分断。因此,高压继电器是新能源汽车关键安全器件。
电动车领域,针对高压继电器的工况电流,一般评价方法是长时工作电流和短时工作电流,对应是整车在急加速下的最高电流,和最高车速下的工作电流。但综合真实的测试工况或用户使用工况,目前尚未形成明确的数据参考。尤其在新能源超跑车和高性能四驱车的比例越来越多,整车的工作电流(特别是在急加速情况)较传统电动车工作电流有较大提高。
近来越来越多的总成方案将动力电池与高压配电、车载电源进行大集成或将高压配电、车载电源与电驱系统进行大集成。由于集成度高,大集成方案的高压继电器的使用环境(如工作环境温度、振动要求)比普通电池包上布置的高压继电器使用环境更加恶劣,因此大集成方案的高压继电器性能需要有更细致的评估。
本文主要针对电动乘用车的高压继电器性能参数现状进行分析,并依据使用需求、车辆的应用技术情况,对电动乘用车适应的评价工况给出建议,并针对高压继电器的性能要求增加了视觉评估内容。
1 国内外高压继电器技术现状新能源车主回路用高压继电器一般工作电压较传统在200~1 000 V 以内,额定工作电流一般在400 A 以内。同时需要高压继电器具备抗冲击、灭弧能力强和分断能力强的基本功能(表1)。
表1 高压继电器功能要求
国外主要有松下、欧姆龙和泰科3家企业,国内主要有宏发、国立、比亚迪3家高压继电器生产企业,目前均已经推出了较齐全的量产规格高压继电器产品,未来也在进行轻量化和节能化的产品规划。
1.1 高压继电器主要参数指标-工作电流高压继电器的重要性能指标之一是高压继电器的工作电流,包括额定工作电流,短时冲击电流。一般规格书中参数如表2所示。
表2 高压继电器电流耐受参数
1.2 高压继电器参数-一般指标目前高压继电器的参数一般指标如表3所示。
表3 高压继电器一般指标
1.3 高压继电器应用现状目前国内外高压继电器企业主推新款小型化高压继电器,额定电流为250 A∕300 A居多,如表4所示。
表4 企业主推高压继电器现状
目前国内外汽车企业一般应用的高压继电器为额定电流250 A和300 A居多,如表5所示。
表5 车企应用技术现状
综合对比各地区高压继电器应用技术现状,可以看出:
(1)日企多以100 A小电流高压继电器为主,车企应用180 A 及以上,中国车企已经应用了250 A 及以上规格。
(2)欧美日等开始推广250 A 和300 A 规格小型化继电器。
(3)国内主流应用250 A 和300 A 小型化规格高压继电器,目前已有机构在研发电流为400 A 以上的大功率继电器。
2 纯电动乘用车高压继电器应用2.1 高压继电器控制要求朱楚梅[3]针对电动汽车高压继电器控制应用技术进行了研究,总结了例如高压继电器的控制要求、预充保护、高压上下电流程管理以及高压继电器的状态监测信息,内容比较系统全面,目前各主机厂在高压继电器方案设计中均有应用。
2.2 应用需求及设计选型根据整车常见工况,进行仿真与实测电流数据整理,主要提取了整车最高车速持续行驶和最高速加速工况的电流,整理后的结果见表6。
表6 电流工况计算A
按表6数据进行估算并参考表2高压继电器的规格参数,选用Ⅰ品牌300 A规格继电器。因为从0到最高车速的加速工况电流在规格书中没有对应参数可参考匹配,故后续通过台架试验进行验证。
2.3 高压继电器应用刘金配等[4]提出的关于高压继电器的应用选型中,针对高压继电器相关工况的动作寿命和切断能力考核项目提出了比较详细的阐述。
目前高压继电器在各工况电流测试后,一般只会复测基本电气参数以作对比分析。但高压继电器在测试前后的线圈电阻、接触电阻、吸合释放电压参数一般并无明显变化。
目前各家主机厂均存在一部分高压继电器在台架测试上通过,整车试验后期才出现的高压继电器故障,例如粘连。在出现高压继电器粘连后需要做系统性的粘连分析,参考葛俊良等[5]阐述的排查思路做分析。此外,还需要在整车上进行实车电压、电流的采集,如图1所示,并需要对报文进行采集读取分析时序工作,如图2所示。排查问题需要详细分析时序并比对上电期间的电压、电流,分析过程冗长。
图1 实车采集电压电流
图2 报文时序分析
2.4 多合一集成中高压继电器应用近来有高压电驱与高压配电、车载电源进行大集成或动力电池与高压配电、车载电源集成的多合一进行大集成的趋势,比如华为及比亚迪公司的电驱多合一方案。多合一集成后高压继电器相应的需要集成至电驱内或者靠近车载电源部件,高压继电器的使用环境温度较原动力电池包内更为恶劣,需要充分考虑环境温度、工况变换对继电器的影响。
丁永根等[6]针对新能源汽车驱动电机壳体冷却结构做了热仿真的分析,参考此内容建议多合一内高压配电部分在设计初进行模型热仿真,以减少后期设计更改的风险。参照衡凤琴[7]提出的配电盒仿真设计,可做出如图3的设计模型,进行相关热仿真,评估继电器的热风险。
图3 高压配电热仿真模型
2.5 高压继电器失效分析近来有不少文章针对高压继电器的失效做了较详细的分析。如赵小巍等[8]针对其故障进行了较详细的故障诊断方法论述。伍昆[9]也针对在整车系统中出现故障的排查分析做了较详细的阐述。目前未有针对高压继电器在整车故障前各项测试期间进行问题提前预警分析的研究内容。
3 多合一集成中高压继电器应用案例3.1 高压继电器仿真按某项目采用的多合一方案中高压配电的数据模型,参照王燕兵等[10]提出的继电器仿真模型并做相应简化,参照衡凤琴[7]提出的配电盒仿真设计进行热仿真设计,形成初步计算数据,如图4。
图4 高压配电热仿真模型
3.2 应用测试与验证针对使用工况,进行了4项测试,如表7所示。
表7 高压继电器测试工况
各个测试继电器样件触点温升测试结果满足要求。
测试前后对高压继电器进行线圈电阻、接触电阻、吸合电压、释放电压参数作对比;测试后,拆解测试样品,观察比较触点变化。
3.3 使用工况分析及建议某项目采用3个品牌300 A规格的高压继电器做前期测试对比。根据路试中相关采集的数据发现,该高压继电器使用中电流较大的路试工况主要有:
(1)急加速冲击工况:按0 A~1 200 A~0 A,共持续15 s冲击,间隔30 s,进行20个循环,如图5所示。
图5 急加速工况电流
(2)耐久工况,峰值电流600 A 持续4 s,平均额定电流<240 A,总持续时间为45 min,如图6所示。
图6 耐久工况电流
按实际使用工况,持续电流小于高压继电器的额定工作电流;大冲击电流频次较前期试验明显增多,试验方案需要进行相应的调整。
3.4 继电器分析在各个工况测试前、中、后分别对高压继电器参数进行记录,并对比如表8所示。
表8 继电器参数对比
根据表8数据,能看出测试前后并无太大变化,基本参数信息并不能明显表征各高压继电器试验前后的变化。
王燕兵等[10]针对继电器触点瞬态接触传热进行了模拟分析;翟国富等[11]针对继电器触点侵蚀及失效模式做了相关分析。本项目测试后,对拆解后的继电器触点进行观察比较。拆解高压继电器触点观察,如图7所示。
图7 台架测试后高压继电器触点状态
在测试后能明显看出各继电器触点受损情况(触点有较浅熔池痕迹、拍打痕迹、材质转移),实际情况也是触点的损伤越大,后期越容易发生粘连。发生粘连的高压继电器触点均有明显熔池及材质转移。
在整车实际使用中,因为有不同的高压上电下电及充电的相关工况,需要针对工况做更细化的测试后进行触点状态评估确认。
3.5 应用复测工况根据路试工况,准备Ⅰ品牌、Ⅴ品牌和Ⅵ品牌的相同规格高压继电器,在台架上进行如表9所示的工况比较测试。
表9 工况比较
以上所有测试完成后,多家企业各款高压继电器基本动作状态均良好。
3.6 继电器复测评估整车在所有耐久和动力性试验完成后,高压继电器均正常。未进行基本参数测试对比,仅拆解部分继电器进行触点评估,如表10所示。
表10 高压继电器触点形态
高压继电器在经受不同的使用工况后,触点形态表现出明显不同。在整车环境中应避免出现容性接通和大电流分断及短路情况。
不同品牌的高压继电器触点在相同的使用条件下,触点状态也有所不同。测试后触点无明显变化的继电器性能更好。
4 高压继电器使用工况分析与建议4.1 高压继电器仿真设计高压配电部分按布置环境数据,对高压继电器及其相关的电连接部件,提前进行热仿真分析。
4.2 高压继电器考核要点高压继电器考核要点见表11所示。
表11 高压继电器考核工况
4.3 应用工况设计评估高压继电器结合实际试验工况及用户使用工况,进行台架测试:
按表11进行试验考核,试验前后分别检测高压继电器基本性能参数。
以上结合真实的测试工况或用户使用工况,来更好地用整车工作电流评估高压继电器的应用情况。
4.4 继电器触点评估在测试后需要评估高压继电器触点状态,以更好地应用高压继电器。
(1)试验后检测继电器基本性能;
(2)最终需要进行继电器拆解评估触点状态。
5 结论本文梳理了现有电动乘用车主要应用的高压继电器规格,并对其应用参数进行相关分析,重点提出高压继电器的考核不能仅测试工况后检查基本参数,还需要对高压继电器触点进行评估分析。由此对电动乘用车,尤其是包含高压继电器的多合一集成部件后,对高压继电器可靠应用进行了详细论述。