基于车载配电安全性能研究

基于车载配电安全性能研究

马施羽 徐东英 王平 李丽新 时宇杰 王丹妮 王一名

吉林建筑大学

摘要：随着新能源物流车的推广与发展，电动物流车市场作为我国新能源汽车推广的一个重要细节领域开始逐年爆发式增长，安全问题的研究也将深入。本文侧重分析车载配电安全问题，研究如何提升车载配电安全性和可靠性。

关键词：车载配电、安全性能

引言

传统电动车的配电系统是通过综合电源解决车载的供配电，但综合电源单一，对其他整车用电不具有相对持续性，在安全性能方面，传统的配电系统也存在较多的安全隐患。因此我们将进行车载配电安全性的研究，尽可能保证生命财产安全以及供配电可靠。

安全性能研究的意义：

本文侧重分析配电的安全性。国民经济的基础是电力产业，因此配电安全必须重视。在生活中供配电不可或缺，在生产作业时，安全摆在首位，我们必须研究出高效、稳定、可靠的配电体系，车载配电研究作为新时代电力研究的方向之一，做到续航久、体积小、寿命长等等。

拟解决的问题：

1.简化配电箱内部接线

2.优化散热系统

3.减小配电箱体积

4.实际建模，论证可行性

传统配电缺点分析：

传统的配电系统存在着过压、短路、上电冲击、断电泄放等故障。

1.过压：当配电系统处于电流过充时，会使电池寿命受到伤害，大大缩短了电池使用时间，并且过压也可能造成击穿IGBT（双极型晶体管），使电机短路。

2.短路：当发生瞬时短路时，过大的电流可能会导致损坏设备，并且有可能造成火灾，导致人员伤亡。

3.接触不良：当配电线路接触不良时也会存在很大的安全风险，轻微导致电路运行效率下降，造成线路损耗，接触器发生故障等等，严重时可能造成配电线路失效，整体配电无法运行。

新型配电分析：

基于传统配电方式，优化后的配电从220VAC逆变至380VDC充电，并且380VDC直流斩波至12V/24VDC配电。

系统设计分析：

基于对传统配电方式的了解，深入研究配电系统需要注意的安全隐患，在保证安全可靠的情况下，优化配电线路的接线方式，布局结构等。并且通过对电场以及磁场的研究，利用有限元仿真软件ANSYS模拟三合一配电，模拟配电的真实环境，模拟安全隐患并解决。优化配电散热模式，利用一系列研究和仿真，做到配电安全、可靠、可实行。

由于模拟车辆运行会有一系列不确定因素，环境因素、人为因素等，为了保证人员安全以及系统稳定，应重点观察电压、电流和电阻的实时数据，循环检测系统存在的安全隐患。一旦配电体系出现潜在安全风险，及时做好防控和解决措施。在有限的时间空间里，提升配电箱的实际应用价值。

车载配电是电动车的重要模块之一，分析完传统的配电方式、内部构造后以及散热方式后，将各配电模块集成于配电箱内，利用ANSYS仿真分析物理场，设计内部布局后三维建模。电力传动是发展的趋势，车辆运行的动力回路是车载配电给予的高压电流。基于传热学基本理论以及电磁场有限元分析，建立新能源物流车车载三合一配电箱的电磁场与温度场的耦合模型，研究配电在正常、短路、断路等运行环境下的可行性。基于电磁场和温度场的耦合情况，绘制耦合特性曲线图。项目将保证配电在多种耦合情况下不受多种耦合量影响，配电箱正常运行。在配电设计时，用到数字量输入输出模块、故障检测模块、功率控制模块、功率晶体管、检测传感器和功率出线接插件等等。利用控制单元的电流极限保护回路，保证配电正常。在技术不成熟的情况下，进行多次实验验证，将安全运行视为第一要务。

车辆运行时，需保证车内发电机、用电设备以及配电回路的安全。在未接通电源时，将辅助电源对应正负母线接入，检测支路线路的绝缘情况。在预充电时，判断线路是否已经被接通。

结论：随着电动车的普及，车载配电成为电力研究的方向之一，而配电安全也被列为重点研究方向。安全性能影响车载用电设备，影响行车安全以及对人身安全造成威胁。我们在保证供配电安全的情况下，次要考虑用户体验、产品销售等等。在传统的配电方式上进行优化，结合简化后的配电方式，完善配电设计，方便用户生活，增强用户对于电动车的体验感。在安全可靠、实用惠民的基础下，将新型配电箱推广。

参考文献：

1. 徐萍.输配电与用电工程的安全管理[J].集成电路应用.2021(04).

2. 魏雪松.配电系统可靠性分析[D].创新科技导报.2016(30).

基金项目：吉林建筑大学大学生创新创业训练计划项目；项目编号：S202110191079