干货 | 新能源汽车PDU结构设计周全解析

第一部分 PDU功能先容

高压配电盒简称配电盒，英文简称PDU（Power Distribution Unit），新能源车高压系统办理方案中的高压电源分配单元。
通过母排及线束将高压元器件电连接，为新能源汽车高压系统供应充放电掌握、高压部件上电掌握、电途经载短路保护、高压采样、低压掌握等功能等，保护和监控高压系统的运行。

PDU也能够集成BMS主控、充电模块、DC模块、 PTC掌握模块等功能，与传统PDU比较多了整车功能模块，功能上更加集成化,构造上更繁芜，具有水冷或是风冷等散热构造。
PDU配置灵巧，可以根据客户哀求进行定制开拓，能够知足不同客户不同车型需求。
PDU的核心理念与方案该当是源自军用飞机，为毛，大家可以自行脑补。

BDU(Battery Disconnect Unit )电池包断路单元，专为电池包内部设计，也是配电盒的一种。
目前PDU都是根据车厂需求定制，因此网络客户需求及客户整车电气性能很主要。

第二部分 构造造型设计

电气事理图：

一.总体哀求：

1.和客户初步沟通，客户会根据产品运用处景（大巴车，公交车，乘用车，物流车），年需求量，初步给出选用下列外壳类型：塑胶，钣金，铝压铸等三种外壳材料，塑胶外壳一样平常用在BDU上；

2.当客户提出需求时，PDU电气事理图已经绘制好，大致形状尺寸已经给出，此时客户会和PDU厂商进一步确认电气件选型，连接器选型；

3.内部器件哀求：装置便利；掩护方便；所有的电气件，PCB板都要很方便的掩护。

4.防护等级：IP67

二.外壳设计：

1.钣金外壳：

材质：冷轧板SPCC，铝板AL6061 OR AL5052，不锈钢SUS304，SUS316，不锈钢不好加工，一样平常不选；

表面处理：喷粉，户外粉体，外壳喷粉后盐雾测试48小时不生锈

板厚：SPCC1.5-2.0mm;AL6061 1.5-2.0mm;SUS304：1.0-1.5mm

2.压铸铝外壳：

材质：ACD12

表面处理：喷砂样机，喷细沙，银色或玄色，盐雾测试48小时不生锈

板厚：4.0mm旁边

3.塑胶外壳：

材质：硬质塑料：PC,PA

表面处理：烤漆

板厚：4.0mm旁边

三.搭铁设计（配电盒安装孔位部件）：

1.钣金外壳：

板厚3mm旁边，满焊

2.压铸铝外壳：

厚度5mm旁边，和壳体压铸一体成型

3.搭铁孔一样平常是腰型孔，大小根据客户螺丝大小决定，大多选用M5或M6螺丝固定配电盒

四.铜排设计（配电盒安装孔位部件）：

1.根据铜排载流量速算设计

2.根据下表查询载流量：

估算法:

单条铜母排载流量= 宽度(mm) X 厚度系数

双母排载流量= 宽度(mm) X 厚度系数 X 1.5(履历系数)

铜排和铝排也可以按平方数来,常日铜该当按5-8A/平方,铝该当按3-5A/平方

常用铜排的载流量打算方法：

40℃时铜排载流量=排宽厚度系数

排宽(mm);厚度系数为:母排12厚时为20;10厚时为18;依次为:[12-20，10-18，8-16，6-14，5-13，4-12].

双层铜排[40℃]=1.56-1.58单层铜排[40℃]（根据截面大小定）

3层铜排[40℃]=2单层铜排[40℃]

4层铜排[40℃]=单层铜排[40℃]2.45(不推举此类选择,最好用异形母排替代)

铜排[40℃]= 铜排[25℃]0.85

铝排[40℃]= 铜排[40℃]/1.3

例如求TMY10010载流量为：

单层：10018=1800(A)[查手册为1860A]；

双层：2(TMY10010)的载流量为：18601.58=2940(A)；[查手册为2942A]；

三层：3(TMY10010)的载流量为：18602＝3720(A)[查手册为3780A]

以上所有打算均精确到与手册数据相称靠近。

五.线束设计：

1.根据线束通过载流量选用得当线径，由于配电盒内部空间很紧凑，线束线径一样平常不超过4平方，不然线缆折弯半径太大未便利装置；

2.根据线径和两端连接器件选用得当端子；

3.电缆线径选取根据V下表载流容量的规定来选取。

第三部分 安规设计

一.爬电间隔：

高压配电盒的爬电间隔知足GB/T 18384.1中规定的干系爬电哀求。

PDU内部爬电间隔保持在12mm比较合理，一样平常参考标准IEC 60664或 GB16935，按污染等级2；污染等级 2，考虑装置公差和失落效须要增大1~2mm

二.抗振动性：

一样平常按照QC/T413-2002测试

频率：25～500Hz 每个方向8小时(箱体安装面法为Z向)

Z方向加速度30m/s2,振幅1.2mm;

Y方向加速度15m/s2,振幅0.6mm;

X方向加速度15m/s2,振幅0.6mm;

客户有指定其他测试标准，按照客户指定测试标准进行振动测试

三.抗振动性先按照上述构造设计把稳事变及以往案例进行构造设计3D完成后，用软件进行受力仿照，没有问题打样实物测试，中间有问题在整改。

第四部分 散热设计

一.如果没有车载充电机，DCDC电源，按照常规设计即可，小电流选用线束，大电流选用铜排

二.有车载充电机，DCDC电源，根据车载电机，DCDC电源发热量和客户确认采取风冷散热，发热源贴在配电盒壁上，配电盒发热源壁上加散热片，散热片上加防水散热风扇

三.有车载充电机，DCDC电源，根据车载电机，DCDC电源发热量和客户确认采取液冷散热，冷冻液用油或者冷冻液。
铜管穿过配电盒，水冷散热片，散热片里面有铜管

四.配电盒内部温升一样平常在30K,不超过50K

下图为散热方案：

第五部分 密封设计

一.高下盖密封设计：H型 密封圈 开模

1.钣金件高下盖防水构造：防水螺帽，密封圈

2.铝压铸件高下盖防水构造：密封圈

二.外接连接器处防水设计：

1.选用防水连接器

2.钣金件外壳：固定连接器的位置，铆接防水螺帽

3.铝压铸件外壳：固定连接器的位置，做凸台，凸台上做盲孔螺纹固定连接器

第六部分 EMC设计

电磁兼容（EMC）是对电子产品在电磁场方面滋扰大小（EMI）和抗滋扰能力（EMS）的综合评定，是产品质量最主要的指标之一，电磁兼容的丈量由测试园地和测试仪器组成。

EMC设计问题如下：

1.只有在PDU里面加了BMS，DCDC电源，车载充电机等个中的一种或几种才考虑EMC

2.BMS, DCDC电源，车载充电机，这些电气件出厂时一样平常都做了EMC验证，都在国标规定范围内。

3.EMS不过的话和厂商协同处理靠厂商搞定，构造设计紧张方法是加高导电性屏蔽罩，厂商自己整改；由于是PDU一样平常是金属外壳，可以有效屏蔽电磁滋扰，EMI可以完美办理。

第七部分 建模拟真设计

仿真设计分为热仿真，受力剖析：

1.靠履历设计出3D；

2.根据3D模型用软件仿照散热和受力；

3.热仿真和受力剖析可以参考行业标准。

来源： 新能源汽车技能解析

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