系统集成商 Dintec 解释了为什么在高压系统的设计阶段早期就应该考虑指定配电单元。
咱们先从基础知识开始吧？
Dintec公司使用的PDU（电源分配单元）。（图片：Dintec）电源分配单元 (PDU) 是电气化设备的核心部件，负责在构成电气系统的各个组件之间分配电力。在高压 (HV) 系统中，PDU 的作用尤为关键，因为其设计必须能够安全高效地连接各个组件，这些组件需要高功率直流电才能启动系统。
据专门从事电动汽车系统开发的德国公司 Dintec 的总经理 Michael Schmitt 称，电力行业中有些人将 PDU 视为一个盒子，而没有认识到它所代表的复杂而关键的操作。
“在设计高压系统时，你需要考虑系统架构，”他说道。“当然，设计机器时，首先要确定驱动器的尺寸，计算所需的能量，进而确定电池容量等等。但与此同时——也就是在非常早期的阶段——你还需要考虑构建一个安全可靠的架构。而这正是配电单元（PDU）发挥关键作用的地方。”
电源控制
PDU（电源分配单元）是系统的核心，负责管理、控制和监控整个系统的电力流动。其主要任务包括管理高压电流，并确保整个电源单元无故障运行。
“根据我们的经验，100% 的项目在原型安装后都需要根据反馈进行重大修改。”-Michael Schmitt，Dintec。
电力分配是最基础的工作。它通过输入、连接器、电缆、电线杆等来实现。然而，这些部件都遵循严格的规范要求，这也是设计面临的首要挑战。“在中型电动移动设备中，电流比我们家里的电流高出15到20倍。为了处理如此高的电流，需要考虑许多参数和安全要求，”施密特解释道。“例如，温度甚至工作海拔都会影响配电单元（PDU）的设计。”
另一个常被低估的设计因素是空间可用性。在运行中的机器中，分配给电源分配单元 (PDU) 的空间通常很有限，这意味着要用一个相对较小的盒子来处理高电流和高电压。
施密特说：“实际上，在设计系统时，你需要评估机器的运行方式。但有些方面要到设计过程后期才能由原始设备制造商最终确定，这意味着在最终车辆架构确定之前，PDU 无法完全确定。”
他继续说道：“在机器的结构设计完成之前，例如，你无法确定电缆的布局。我们必须记住，我们讨论的是粗电缆，它们不能随意弯曲。”
施密特表示，传感器是另一个障碍：“在根据运行模式定义机器的控制策略之前，你将无法确定需要哪些传感器以及它们应该放置在哪里。”
值得信赖的合作伙伴
对于 OEM 厂商而言，在 PDU 设计方面拥有经验丰富的合作伙伴至关重要；合作伙伴将有效地充当指导者的角色，引导客户完成整个设计阶段，并根据最终商定的性能水平来管理整个过程。
正确选择PDU规格将确保电源系统的可靠性。（图片：Dintec）“在初步评估和研究之后，第一步是相对快速地交付PDU试点原型。根据我们的经验，所有项目在原型安装后都需要根据反馈进行重大修改。之后，就可以继续进行机器设计了。”
Dintec目前正参与一个制造商项目，该项目旨在设计一款用于特殊运输服务的轻型商用车；首辆PDU原型车已交付。经过评估，项目确定箱体本身需要更小，但整体宽度要更宽。尽管项目仍处于初期阶段，Dintec已收到10项重大变更请求——快速响应这些变更的能力至关重要。
当然，成本是另一个主要考虑因素。施密特解释说，Dintec通常会在机器开发过程的不同阶段提供不同的技术。“在第一阶段，我们会使用标准的铜母线；它们的设计灵活，更换也相对容易，但安装起来比较费力。因此，它们不是批量生产中常用的组件，但非常适合用于原型制作。”
协作负责人
除了原始设备制造商 (OEM) 外，Dintec 还可以与一级供应商合作。例如，电池制造商可能预期其客户在集成各种电气元件和系统方面需要帮助。
“当机器中使用多个电池时，这种情况很常见。由于电池并联工作，因此需要一个电池管理系统（BMS），而PDU（电源分配单元）将充当大脑，把BMS集成到整个电气系统中。”
无论是原始设备制造商 (OEM) 还是一级供应商，共享最终目标以及实现这些目标的路径选择，对于确保流程中的每一步都及时高效且经济实惠至关重要。这种信任必然会促成最终的 PDU 设计，使其满足特定高压架构所需的可靠性和安全性标准。
编者按：本文最初发表于《国际电力发展》2024 年第四季度刊。
