新能源汽車安全靠譜背后的“支撐”

盡管面臨補(bǔ)貼退坡，然而從近期媒體不斷爆出的新建項(xiàng)目來看，我國新能源汽車尤其是電動(dòng)汽車的投資熱度依然高漲?！　≡诮衲昴瓿跖e辦的“2017中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇”上，工信部部長(zhǎng)苗圩表示，工信部已牽頭編制了《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，明確了到2020年我國新能源汽車年產(chǎn)量將達(dá)到200萬輛，以及到2025年我國新能源汽車銷量占總銷量的比例達(dá)到20%以上的發(fā)展目標(biāo)。
　　而在國外，節(jié)能減排法規(guī)的日益嚴(yán)苛，亦推動(dòng)新能源汽車未來發(fā)展。麥肯錫在早前的一份報(bào)告中指出，到 2030 年電動(dòng)汽車將占到全球新車銷量的 50％。
　　新能源汽車未來發(fā)展可謂是一片“希望的田野”，不過，對(duì)于企業(yè)來說，機(jī)遇和挑戰(zhàn)向來相輔相生。
　　就目前來看，新能源汽車尤其電動(dòng)汽車依然面臨著安全隱患、續(xù)航里程短、系統(tǒng)架構(gòu)可靠性不足、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、高成本、充電難等問題。當(dāng)中，最主要的挑戰(zhàn)莫屬系統(tǒng)的安全可靠性，畢竟對(duì)于市場(chǎng)發(fā)展及消費(fèi)者而言，無論是再前瞻的技術(shù)，多誘人的優(yōu)惠政策，“安全靠譜”是最關(guān)鍵也是最基本的保障。
　　這就要求各相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)除了在電池、電機(jī)、電控等關(guān)鍵技術(shù)取得突破外，包括連接器、傳感器、接觸器、繼電器等核心基礎(chǔ)元器件領(lǐng)域亦要有所作為；甚至這些原在傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域的“配角”隨著電子電器架構(gòu)的全面改進(jìn)，應(yīng)用數(shù)量日漸增加，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)所呈現(xiàn)的可靠性、完美性起到關(guān)鍵性的支撐作用。
　　新電氣架構(gòu)下的連接·傳感·保護(hù)
　　以電動(dòng)汽車系統(tǒng)構(gòu)架為例，其由電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電控、高壓配電盒、充電系統(tǒng)、高壓輔助用電器幾大部件構(gòu)成。無論是從部件自身還是整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)架來說，都涉及到連接、傳感和保護(hù)，而連接和傳感是基準(zhǔn)，通過連接、傳感達(dá)成保護(hù)。不過與傳統(tǒng)汽車相比，高電壓和大電流系統(tǒng)架構(gòu)下，這些核心的元器件均面臨著更加嚴(yán)苛的要求和挑戰(zhàn)。
　　首先，連接器作為電路系統(tǒng)電氣連接必需的核心基礎(chǔ)元件，在高電壓大電流下，其載流能力、耐壓能力及可靠性要求再度拔高。此外，如此高的功率下，電磁干擾是連接器所面臨的另一個(gè)重要問題。同時(shí)，高壓回路下的帶電插拔操作會(huì)產(chǎn)生電弧，這會(huì)嚴(yán)重危害到電氣連接和電子設(shè)備，并且可能引起汽車燃燒，這些問題都需要連接器的特殊設(shè)計(jì)與開發(fā)。
　　而對(duì)于將動(dòng)力電池與逆變器連接和斷開的主接觸器，新的電氣系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)其要求不僅包括處理非常高的連續(xù)電流，而且包括過載電流的安全開斷。一旦電池發(fā)生短路，這些接觸器必須能夠承載數(shù)千安培的電流，直至主保險(xiǎn)絲切斷回路。根據(jù)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)條例“ECE R-100，電池供電電動(dòng)汽車”的規(guī)定，電池驅(qū)動(dòng)的汽車通常必須配備保護(hù)器件，例如保險(xiǎn)絲、斷路器或主接觸器，以防動(dòng)力電池由于過電流而過熱。
　　再來看另一核心部件——傳感器。據(jù)相關(guān)專家介紹，未來純電動(dòng)汽車傳感器的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)微型化、多功能化、集成化和智能化。這就要求傳感器不僅具備體積小、價(jià)格便宜、可靠性高等特點(diǎn)，而且在精度、功能性、智能化等方面要再度提高。
　　除了以上三類元器件外，還有電路保護(hù)器，手動(dòng)維修開關(guān)，繼電器、線束等基礎(chǔ)元器件，在新的電氣架構(gòu)下亦待升級(jí)。然而對(duì)于主機(jī)廠來說，單個(gè)元器件的創(chuàng)新固然重要，然其更為看重的是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，需要的亦是更為“靠譜”的系統(tǒng)性解決方案。
　　對(duì)于此，全球連接及傳感解決方案領(lǐng)先者TE Connectivity (TE) 利用其在高壓生成、傳輸和配電領(lǐng)域積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，數(shù)年前已開始在新能源汽車領(lǐng)域不斷進(jìn)行產(chǎn)品的改進(jìn)和創(chuàng)新，致力提供安全可靠的系統(tǒng)解決方案。目前在新的電氣架構(gòu)中的多個(gè)環(huán)節(jié)都有與之匹配的解決方案，以應(yīng)對(duì)新能源汽車發(fā)展中的挑戰(zhàn)。
　　系統(tǒng)解決方案“護(hù)航”電氣架構(gòu)每一環(huán)節(jié)
　　●電池包的連接和保護(hù)是整車安全至關(guān)重要的一環(huán)
　　作為新能源汽車當(dāng)中最核心的零部件和動(dòng)力來源，電池包不僅自重大，且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，它由多個(gè)電芯模組構(gòu)成，每個(gè)模組有幾個(gè)到十幾個(gè)不等的電芯組成。其中，模組之間、電芯之間以及管理電芯的電池管理系統(tǒng)（BMS)內(nèi)部的電流傳輸和信號(hào)傳輸需要各種連接以及電流、溫度的監(jiān)控，而電池對(duì)外輸電要有高壓的連接器。因此電芯連接及模塊連接、高低壓接口、電流及溫度監(jiān)控的可靠性至關(guān)重要。
　　此外，近年關(guān)于新能源汽車爆炸、自燃的事件時(shí)有發(fā)生，多數(shù)亦跟電池有關(guān)。據(jù)TE汽車事業(yè)部大中華區(qū)銷售和市場(chǎng)總經(jīng)理李萬祥介紹，“高壓情況下，電流回路的接觸和斷開非常危險(xiǎn)，很容易產(chǎn)生電弧，如果管理不當(dāng)，產(chǎn)品可能會(huì)產(chǎn)生爆炸和燃燒。” 這對(duì)預(yù)充回路的設(shè)計(jì)、保險(xiǎn)絲及接觸器的匹配等給予了較大考驗(yàn)。
　　可以說，電池包的連接和保護(hù)是整車安全至關(guān)重要的一環(huán)。在此方面，TE除了提供電芯連接板（ICB）、模塊連接方案（M2M）、低壓信號(hào)連接器和電流傳感器外，其富有挑戰(zhàn)性的高壓大電流連接器以及高壓接觸器產(chǎn)品系列已得到車企充分認(rèn)可。
　　適用于大電流和優(yōu)化尺寸的高性能連接器。 TE 的 AMP+ HVP 800 高壓連接器系統(tǒng)可通過在 50mm2 的導(dǎo)線中使用高達(dá) 250A 的電流，并安全地將大電流和高電壓從電池傳輸?shù)阶冾l器和電動(dòng)機(jī)。該連接器產(chǎn)品系列采用很寬的溫度和線徑范圍，以及多個(gè)防呆設(shè)計(jì)選項(xiàng)，適用于眾多的混合動(dòng)力及純電動(dòng)汽車應(yīng)用。通過可實(shí)現(xiàn)低插入力的輔助拉桿簡(jiǎn)化了裝配難度。據(jù)了解，除HVP800高壓連接器外，TE目前還開發(fā)出了HVP1100，PCON21等耐高壓大電流連接器產(chǎn)品。
　　TE 的 AMP+ HVP 800 高壓連接器系統(tǒng)
　　有效抑制開關(guān)電弧的高壓保險(xiǎn)絲和高壓接觸器組合。與傳統(tǒng)汽車的油箱一樣，混合動(dòng)力和純電動(dòng)車輛的儲(chǔ)能系統(tǒng)必須進(jìn)行熱過載保護(hù)。為了在車輛熄火后或出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)阻斷電流，通常會(huì)在動(dòng)力電池和電氣回路的連接部分使用高壓保險(xiǎn)絲和高壓接觸器的組合。TE的EVC 250高壓接觸器正是一款專為這種應(yīng)用要求而開發(fā)的安全器件。該產(chǎn)品擁有更大的接觸間隙和優(yōu)化的開關(guān)動(dòng)力，它具備高性能的滅弧磁體，結(jié)合其他措施，可有效地抑制開關(guān)電弧。并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的250A額定電流，能承載高達(dá)6, 000A 的過電流20ms而不影響任何關(guān)鍵性能。值得一提的是，EVC 250高壓接觸器的開關(guān)室經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，即使是在海拔高達(dá) 5,000米的低氣壓條件下也能完全切斷電流。
　　TE 的 EVC 250高壓主接觸器
　　除了EVC 250高壓接觸器外，TE還開發(fā)出EVC500、EVC135、EVC175，HV Mini-k等高壓接觸器及預(yù)充繼電器系列產(chǎn)品。在安全器件中，TE針對(duì)電池包維修過程中因誤操作導(dǎo)致的安全隱患，還專門開發(fā)出手動(dòng)維修開關(guān)（MSD）。
　　“TE 對(duì)安全的責(zé)任感是開發(fā)新產(chǎn)品的關(guān)鍵因素，我們確保為所有應(yīng)用提供安全可靠的解決方案。除此之外，現(xiàn)在國家對(duì)電池包的能量密度要求非常嚴(yán)，所有的電池包廠家都希望在盡量小的空間里能夠儲(chǔ)盡量多的電能，因此會(huì)對(duì)連接器或者是其他輔助的元器件空間要求非常嚴(yán)格的，我們現(xiàn)在用0.5毫米的連接器應(yīng)對(duì)這方面的需求。” 李萬祥補(bǔ)充道。
　　● 充電技術(shù)的改進(jìn)對(duì)于新能源發(fā)展至關(guān)重要
　　近兩年，因充電而引發(fā)的多起電動(dòng)汽車起火事件將新能源車安全性問題再推向風(fēng)口。TE一直把安全放在充電電纜產(chǎn)品的首要位置，并構(gòu)建了充電解決方案所需的一切資源：從線纜到接觸器、從儀表到讀卡器、從屏幕到插座。在安全可靠性上，TE充電系統(tǒng)擁有監(jiān)控、檢測(cè)和保護(hù)等功能，包括：接地監(jiān)控、布線錯(cuò)誤檢測(cè)、避免過壓和欠壓影響充電、過流情況下短路保護(hù)、繼電器診斷以及過熱保護(hù)等；從而確保整個(gè)充電過程的安全性。
　　除了電池、充電系統(tǒng)外，電氣架構(gòu)上的電機(jī)電控、高壓輔助用電器亦有很多的連接傳感和保護(hù)方面相關(guān)的內(nèi)容，如高壓屏蔽連接、旋變、溫度傳感器、端子臺(tái)、低壓信號(hào)連接等。而這些部件，TE目前都擁有系統(tǒng)的解決方案與之相匹配。
　　“TE作為零部件供應(yīng)商，我們希望能充分發(fā)揮自己的專長(zhǎng)來推動(dòng)中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。針對(duì)新能源車安全問題，一方面我們會(huì)嚴(yán)格按照車企或系統(tǒng)供應(yīng)商的要求保證產(chǎn)品的可靠性、一致性；另一方面，我們會(huì)從專業(yè)的角度提出相應(yīng)建議，完善客戶對(duì)于整個(gè)架構(gòu)的考慮。這是我們的責(zé)任，也是使命所在。” 李萬祥在接受采訪時(shí)表示。
　　這讓記者想到了之前一次行業(yè)論壇中清華大學(xué)教授歐陽明高的一句評(píng)論，“新能源汽車的發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛，不過猛過頭也不一定是好事，一旦有嚴(yán)重的安全事故發(fā)生，會(huì)對(duì)整個(gè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)造成毀滅性打擊，這需要特別注意，企業(yè)更要存在敬畏之心。”這當(dāng)中的“企業(yè)”除了主機(jī)廠，還包括產(chǎn)業(yè)鏈上的各個(gè)零部件供應(yīng)商，共勉之吧！