近些年新能源汽車的發(fā)展速度非常迅猛,不論是亟待轉(zhuǎn)型的傳統(tǒng)車企,還是資本加持的行業(yè)新軍,大家都積極布局新能源汽車這個(gè)“風(fēng)口”,寄望能夠成為行業(yè)翹楚。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),僅中國大陸,新能源汽車的整車生產(chǎn)企業(yè)就超過50家。在企業(yè)之間激烈競爭的同時(shí),國家對于新能源汽車的補(bǔ)貼卻呈現(xiàn)逐年減少的態(tài)勢。如何降低成本,大多車企采取減配的方法(例如減少繼電器的使用數(shù)量和使用容量) 。
筆者作為新能源汽車行業(yè)的多年從業(yè)人員,對于這一現(xiàn)象感到非常憂心。行業(yè)專家認(rèn)為新能源汽車的“生命線”的優(yōu)先順序應(yīng)該是安全、品質(zhì)、成本,而非以偏概全的僅僅關(guān)注于根據(jù)零部件的占BOM成本的比例,并依此每年進(jìn)行Cost down。目前新能源汽車還處于起步階段,每一位從業(yè)人員都應(yīng)該努力想想我們的車真的安全嗎?
從安全的視角出發(fā),筆者認(rèn)為目前新能源汽車?yán)^電器用量不是多了,而是少了。例如,在高電壓、大電流的電池包體模塊中,除少數(shù)廠家,大部分新能源汽車僅僅安裝了保險(xiǎn)絲等被動保護(hù)器件。聊到這里,筆者想到了一個(gè)故事,2014年的時(shí)候,筆者出差4S店,在與維修人員的交流中,了解到他們對于新能源汽車最多的擔(dān)憂就是在維修過程中,會被電池包的高壓電電到。過了三年,筆者再次前往4S店進(jìn)行了解,維修人員最多擔(dān)憂的依然是該問題點(diǎn)。專業(yè)的維修人員都如此談“電”色變,可以想象普通的消費(fèi)者在新能源汽車出現(xiàn)任何異常的時(shí)候,一定是望“電”興嘆,束手無策。如果在電池包體模塊中增加分壓繼電器,在汽車熄火的時(shí)候,成功將電動汽車的電壓由300-800V,拆分成若干低于100V的小電池包體模組,這樣對于人體就比較安全。同時(shí)相較于僅僅采用安裝保險(xiǎn)絲等被動安全策略, 安裝了繼電器的電動車的駕駛安全系數(shù)將會提升;目前電池包中加保險(xiǎn)絲的主流設(shè)計(jì)方案,往往只在主回路中加入1-2pcs保險(xiǎn)絲,如果碰撞產(chǎn)生的短路情況在保險(xiǎn)絲選型范圍之外,保險(xiǎn)絲不會斷開存在較大風(fēng)險(xiǎn);保險(xiǎn)絲熔斷之后需要進(jìn)行更換,而繼電器可以多次使用,這樣將有效提升新能源汽車的安全性能。
SAE J2929《電動車和混和動力電動汽車電池系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)》—鋰離子電池中提到,電池系統(tǒng)自動斷開后的5秒內(nèi),電池系統(tǒng)外部端子的電壓不能超過60V。在電池系統(tǒng)自動斷開功能失效(如繼電器燒結(jié))時(shí),需要提供以下一種方式來防止無意的對開放端子的觸碰(1)手動開關(guān),能夠在5秒內(nèi)將正負(fù)極的電壓降低到60V或者(2)能夠防止手指進(jìn)入。
ISO6469-3《電動車安全技術(shù)規(guī)范》第三部分: 人員電氣傷害防護(hù)中對絕緣電阻提了要求,直流電需要100歐姆每伏特。所以國際的電動汽車安全標(biāo)準(zhǔn)也要求在電池包體中增加分壓繼電器。
在實(shí)際應(yīng)用中,增加分壓繼電器還有以下一些好處:
1、由于有多個(gè)繼電器,電池系統(tǒng)斷開失效的概率會降低。3個(gè)或者以上繼電器同時(shí)燒結(jié)的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1個(gè)繼電器燒結(jié)的概率。
2、電池系統(tǒng)的開放端子(包括手動開關(guān)的端子)在單點(diǎn)失效的情況下有可能出現(xiàn)高壓,失效情況包括:電池正極絕緣故障、電池組內(nèi)絕緣故障、電池負(fù)極絕緣故障、正極繼電器燒結(jié)、負(fù)極繼電器燒結(jié);而多個(gè)分壓繼電器的存在可以使開放端子之間出現(xiàn)高壓的概率降低。
3、分壓繼電器將電壓隔斷,降低了失效情況下開放端子間的電壓值,減輕了絕緣防護(hù)的壓力。
那么如果在電池包體內(nèi)增加分壓繼電器, 對于繼電器有一些什么特殊要求?根據(jù)筆者以往的經(jīng)驗(yàn),至少有這么幾點(diǎn)需要電池包體設(shè)計(jì)者進(jìn)行考慮。
1、繼電器的正向和反向電氣壽命等電氣性能需要一致,或者可以說是無極性、弱極性繼電器。
2、因?yàn)槔^電器安裝位置靠近電池包,電池包對于溫升的要求較高,所以繼電器的溫升需要盡量的低。
3、因?yàn)殡姵匕w內(nèi)空間較小,設(shè)計(jì)者會將有限的空間多用于電池芯體安裝。所以繼電器的設(shè)計(jì)需要滿足電池包體的各種結(jié)構(gòu)要求,同時(shí)性能指標(biāo)也要求較高,對于繼電器的設(shè)計(jì)要求較高(見下表1) 。
4、因?yàn)橐粋€(gè)包體需要安裝超過3pcs繼電器,繼電器的動作一致性要求較高。
5、與保險(xiǎn)絲的有效匹配。
隨著新能源汽車進(jìn)一步發(fā)展,另外配合無人駕駛等技術(shù)的要求,我們有理由相信分壓繼電器將在越來越多的汽車上保護(hù)著乘客的安全。
