新能源汽车关键零部件高压配电盒BDU的作用

导读：随着新能源汽车快速发展的趋势，作为新能源汽车关键零部件高压配电盒（BDU，Battery Disconnect Unite）在其充放电过程中发挥着重要的作用。当一个电子产品处于设计阶段，基于对产品可靠性和性能的考虑，此时更希望获得产品内部温度、速度等信息。同时在电子行业标准IEC61810-7-2006机电基本继电器中，明确有对继电器温升是否超过极限做出要求。但设计阶段没有实际产品可以用于评估，因此前期对BDU充放电温度的研究对安全有着重要的意义。

一、BDU的组成

高压配电盒，主要零件如图1、①为铜排，承担着导电作用，连接着②继电器、③水泥电阻、4分流器。铜排的层次在充放电中接通不同的继电器承担着不同的作用。PDU也是高压配电盒的一种，是电力分配单元，BDU是电力阻断单元。

图1 BDU结构组成

DCDC与PDU二合一产品，PDU配置灵活，可以根据客户要求进行定制开发，能够满足不同客户不同车型需求，比如三合一，四合一等。

二、CAE技术在研发中的作用

设计阶段，CAE技术承担了承前启后的关键作用，依据前期试验数据可以建立合理的数学模型，进行数值模拟，发现弊端来优化结构，实现仿真驱动设计；仿真数据与试验数据的对标优化了CAE设计中材料的选用、接触的设定、热阻以及各零部件的连接。

(1)机械冲击分析

依据《GBT31467.3-2015电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分安全性要求与测试方法》，明确要求可以承受6ms半正弦50G加速度冲击。

图3、为机械冲击仿真与实际测试对比，通过对比验证了仿真结果，优化了数学模型，为接下来的优化提供了基础。

图3 冲击仿真

(2)随机振动分析

随机振动确定了在不确定振动（路况）下，基于概率的结果响应。图4为随机振动前处理图，通过Hm进行仔细的网格划分，并检查网格质量，网格质量决定着结果的准确性，同时决定着求解效率。

图4 随机振动前处理

(3)流体散热分析

高压配电盒一般采用自然散热，当与DCDC等集成多合一时，采用液冷。依据采集变化的电流进行瞬态散热分析。与实际测试进行对比优化仿真模型，为研发阶段提供较为准确的预判，驱动结构以及散热方式的优化。

图5、为仿真与实际测试对标图，图6为实际测试设备与测点。

图5 流体散热分析

(4)疲劳分析

振动疲劳包括随机振动疲劳、定频疲劳、扫频疲劳。

随机振动是一个统计概念，对于一些特殊复杂载荷，它的瞬时大小是未知的，且无规律 可循，但是载荷的大小是在一定范围内的，且可以通过出现的概率值来描述。典型的随机振动载荷有：地震激励、风载/海洋载荷、汽车振动激励、电子设备振动测试等。

随机振动过程有如下限制和假设：随机振动系统只适用于线性系统，随机振动激励被假 设为服从高斯正态分布，因此其输出仍然是服从高斯正态分布。

需要注意的是，随机振动疲劳分析的 FE 结果文件需包含应力频响函数，通常为谐响应分析结果。图7、为随机振动疲劳分析流程图。

图7、随机振动疲劳分析流程图


五、中高压配电盒动力学分析7讲

随着整车开发周期的不断减小，对产品的开发质量却没有降低，在这种情况下，仿真就成了必不可少的技术手段。对于PDU和BDU企业来说，仿真分析尤为重要，企业需要及时提供相应的仿真分析给到整车或电池系统企业，以便能进行整体的仿真，而不是孤立地进行PDU/BDU开发。 全面的仿真能力和系统测试设施，为企业的PDU/BDU提供全面的先行保障，为国内主流的新能源乘用车企业、新能源物流车企业和电动大巴企业进行配套服务，为车辆的高压配电提供更安全的解决方案。