车载充电机设计手册yxy0721v1.docx
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车载充电机设计手册yxy0721v1
华晨汽车工程研究院
车载充电机设计手册
编制:
审核:
批准:
新能源部门
2015-12-22发布
版本:
V0
前言
本设计手册规定的高压电源分配单元产品的要求,和国家有关标准规定而制定。
本设计手册由汽车工程研究院新能源工程室负责起草;
本设计手册由汽车工程研究院新能源工程室进行管理和解释;
本设计手册主要起草人员:
于希洋
变更记录
版本号
修订内容
修订者
修订日期
批准
日期
华晨汽车工程研究院
高压电源分配单元设计手册
1零部件功能定义
1.1车载充电机
1)车载充电机:
固定安装在电动汽车上,将公共交流电网标称电压值的电能变换为直流电并给车载储能系统(如动力蓄电池等)充电的装置。
2)低压模块:
低压模块最大电压为:
14.5V,给车端控制器提供电压或激活。
3)连接器:
低压接插件、高压输出接插件、交流出入接插件。
2零部件参数选型依据
2.1车载充电机壳体
a.壳体尺寸:
分为3.3kW车载充电机尺寸及6.6kW车载充电机尺寸
b.安装方式:
四点螺栓固定支架
c.箱体内部固定结构
d.箱体材料:
吕材质,
铝质材料具有以下优点:
(1)、密度小,密度接近2.7g/,约为铁或铜的1/3;
(2)、导电导热性好;
(3)、耐腐蚀性好;
铝质材料缺点:
铝价格偏贵;
e.散热方式:
(1)、自然风冷、
自然风冷优点:
车载充电机IP等级高,可达IP67,在乘用车上只能选择功率较小的进行匹配,缺点为:
体积大,散热较差,需要散热空间;
(2)、强制风冷优点:
散热较好,体积较小,布置方式较简单,成本较低,缺点:
IP等级最高只能达到IP65,有噪音;
(3)、水冷优点、散热好,体积下,IP等级高,可达IP67,缺点:
不知方式复杂,价格略高。
2.2车载充电机内部结构
a.线束
屏蔽线、双绞线
b.铜排
c.保险
d.绝缘板
e.防水透气阀
f.麦拉片
g.电路板
3)连接器
a.电性能
1)接触电阻
高质量的电连接器应当具有低而稳定的接触电阻。
连接器的接触电阻从几毫欧到数十毫欧不等。
2)绝缘电阻
衡量电连接器接插件之间和接触件与外壳之间绝缘性能的指标,其数量级为数百兆欧至数千兆欧不等。
3)抗电强度
抗电强度也称耐电压、介质耐压,是表征连接器接触件之间或接触件与外壳之间耐受额定试验电压的能力。
4)其他电气性能。
电磁干扰泄露衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果,电磁干扰泄露衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果,一般在100MHz~10GHz频率范围内测试。
对射频同轴连接器而言,还有特性阻抗、插入损耗、反射系数和电压驻波比等电气指标。
由于数字技术的发展,为了连接和传输高速数字脉冲信号,出现了一类新型的连接器即高速信号连接器,相应地,在电气性能方面,除特性阻抗外,还出现了一些新的电气指标,如串扰、传输延迟和时滞等
b.环境性能
1)耐温
目前连接器的最高工作温度为200℃最低温度为-65℃。
由于连接器工作时,电流在接触点处产生热量,导致温升,因此一般认为工作温度应等于环境温度与接点温度之和。
在某些规范中,明确规定了连接器在额定工作电流下容许的最高温升。
常见的环境性能包括耐温、耐湿、耐盐雾、耐振动和耐冲击等。
2)耐湿
潮气的侵入会影响连接器绝缘性能,并锈蚀金属零件。
恒定湿热试验条件为相对湿度在90%~95%(依据产品规范,可达98%)、温度为+40±20℃,试验时间按产品规定最少为96h。
3)耐盐雾
连接器在含有潮气和盐分的环境中工作时,其金属结构件、接触件表面处理层有可能产生电化腐蚀,影响连接器的物理和电气性能。
为了评价电连接器耐受这种环境的能力,规定了盐雾试验。
它是将连接器悬挂在温度受控的试验箱内,用规定浓度的氯化钠溶液用压缩空气喷出,形成盐雾大气,其暴露时间由产品规范规定,至少为48h。
4)耐振动和冲击
耐振动和冲击是电连接器的重要性能,在特殊的应用环境中如航空和航天、铁路和公路运输中尤为重要,它是检验电连接器机械结构的坚固性和电接触可靠性的重要指标。
在有关的试验方法中都有明确的规定。
冲击试验中应规定峰值加速度、持续时间和冲击脉冲波形以及电气连续性中断的时间。
5)其他环境性能。
根据使用要求,电连接器的其他环境性能还有密封性(空气泄漏、液体压力)、液体浸渍(对特定液体的耐恶习化能力)和低气压等。
c.机械性能:
(1)插拔力是重要的机械性能。
插拔力分为插入力和拔出力(拔出力亦称分离力),两者的要求是不同的。
另一个重要的机械性能是连接器的机械寿命。
机械寿命实际上是一种耐久性指标,在国标GB5095中把它叫做机械操作。
它是以一次插入和一次拔出为一个循环,以在规定的插拔循环后连接器能否正常完成其连接功能(如接触电阻值)作为评判依据。
连接器的插拔力和机械寿命与接触件结构(正压力大小)、接触部位镀层质量(滑动摩擦因数)以及接触件排列尺寸精度(对准度)有关。
2.3车载充电机外部结构
2.3.1外部标识
2.3.1.1车载充电机外部箱体表面应该有明显标识警告标记,如图1:
图1高压警告标识
2.3.1.2箱体表面应该有铭牌,符合华晨汽车铭牌标准J030130-2008《产品零部件标识的规范》
2.3.1.3总体结构设计
结构必须保证在保留合适的容纳空间基础上满足强度要求。
外形首选规则长方体,安装脚需要根据布置要求可适当调整。
下图为典型的车载充电机外形结构图。
图2典型车载充电机结构图
2.3.1.4防碰撞设计
在车辆发生碰撞时,设计应满足下列要求:
1.如果安装在乘客舱的外部,不得穿入乘客舱内;
2.如果安装在乘客舱内,车载充电机任何移动应确保乘客的安全;
3.发生碰撞时,车载充电机箱体内元器件不能由于碰撞而从箱内散落,尤其避免从车上甩出。
参数收集-接口定义-布置位置-零部件选型-绘制图纸与数模-优化结构-样件制作-样车匹配-DV试验-设计优化
3零部件设计开发过程
1)竞品分析
a)接插件型号b)生产厂家C)结构
2)接口定义
3)布置位置
a)行李箱b)发仓
4)零部件选型
a)、航空插件
优点:
体积小
b)塑料插件
优点:
防水好,带互锁功能
5)绘制图纸与数模
a)P版数据b)S版数据C)A版数据
6)优化结构
a)壳体b)风扇位置C)连接器位置D)支架安装点孔距
7)样件制作
8)样车匹配
9)DV试验
(1)保护功能
(2)交流输入电压范围,频率范围与检测精度
(3)电流谐波
(4)交流输入冲击电流
(5)输出电压范围
(6)功率因数
(7)高压直流输出电压误差
(8)高压直流输出电流误差
(9)高压直流输出电压纹波
(10)输出额定功率
(11)充电效率
(12)高压直流输出响应时间
(13)静态功耗
(14)低压直流输出电压误差及纹波
(15)高压放电性能
(16)耐电压性能
(17)绝缘性能
(18)接地电阻
(19)老化测试
(20)噪音试验
(21)高温存储试验
(22)低温存储试验
(23)高温运行试验
(24)低温运行试验
(25)交变湿热试验
(26)防尘防水试验
(27)振动试压
(28)盐雾试验
(29)耐工业溶剂性能试验)
(30)电磁兼容
10)设计优化
(1)程序优化
(2)诊断功能
(3)支架优化
11)PV试验
4零部件设计风险规避措施
技术规范,标准
5零部件生产过程
备料—来料检验—零部件加工—配套—总装—出厂检验—包装发货
6零部件质量控制点
1)备料
2)零部件加工
3)总装
7零部件检测规范
7.1出厂检验
1.外观检测,数量核对;
2.接口定义;
3.导通性检测;
4.绝缘性检测;
5.耐电压
7.2入厂检验
1.外观检测,数量核对;
2.接口定义;
3.导通性检测;
4.绝缘性检测
8
参考标准
QC/T895-2011电动汽车用传导式车载充电机
GB/TT191-2008包装储运图标志
GB/T2423.17-2008电工电子产品环境试验第二部分:
试验方法试验K:
盐雾
GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)
GB/T15139-1994电工设备结构总技术条件
GB17625.1-2012电磁兼容限值谐波电流发射限制(设置每相输入电流)≤16A
GB/Z17625.6-2012电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中
产生的谐波电流的限制
GB/T19384.3-2012电动汽车安全要求第3部分:
人员触电防护
GB/T18487.1-2015电动车辆传导充电系统一般要求
GB/T18487.3-2001电动车辆传导充电系统电动车辆交流/直流充电机(站)
GB/T19826-2014电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求
GB/T20234.2-2015电动汽车传导充电用连接装置第2部分:
交流充电接口
GB/T20234.1-2015电动汽车传导充电用连接装置第1部分:
通用要求
GB/T413-2002汽车电气设备基本技术条件
IEC61851-1Electricvehicleconductivechargingsystem–Part1:
Generalrequirements
PDS90001-2014汽车产品禁用物质要求
J030130-2008产品零部件标识的规范
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