La PDU (Unidad de Distribución de Energía) es responsable de la distribución y gestión de la energía en el sistema de alta tensión de los vehículos de nueva energía, proporcionando control de carga y descarga, control de encendido de componentes de alta tensión, protección contra sobrecargas y cortocircuitos en el circuito, muestreo de alta tensión, control de baja tensión y otras funciones para todo el vehículo, protegiendo y supervisando el funcionamiento del sistema de alta tensión.
La PDU también puede integrar el control maestro BMS, el módulo de carga, el módulo de CC, el módulo de control PTC y otras funciones.

La BDU (Unidad de Desconexión de Batería) es un tipo de caja de distribución de energía diseñada para el interior de un paquete de baterías. Actualmente, las BDU se personalizan según las necesidades de los fabricantes de automóviles, por lo que es importante conocer las necesidades del cliente y el rendimiento eléctrico de su vehículo. Según su ubicación en el paquete de baterías, la BDU se puede dividir en dos tipos: la que se instala dentro de la caja de baterías y la que se instala fuera de ella (también llamada caja de conexiones de la batería).

Tanto la BDU como la PDU desempeñan funciones diferentes pero esenciales en la gestión de la energía en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía. Comprender sus diferencias es fundamental para optimizar la eficiencia y la seguridad del sistema.

La BDU desconecta la batería en caso de emergencia, mientras que la PDU distribuye energía a varios subsistemas del vehículo o del sistema.

Si bien ambos componentes participan en la gestión de la energía eléctrica, sus funciones son distintas. La BDU se encarga principalmente de desconectar la batería cuando sea necesario, garantizando la seguridad y previniendo daños. Supervisa el estado de la batería y la aísla en caso de emergencias o fallos. La PDU, por otro lado, asegura una distribución uniforme de la energía en todo el sistema, desde la batería hasta los componentes individuales como motores y sensores. Ayuda a prevenir sobrecargas y garantiza el funcionamiento eficiente del sistema.

Las PDU y BDU son productos de diseño integrado típicos. Por lo tanto, requieren integrar relativamente más funciones y componentes. A continuación, se presentan los principales.

Contactor (relé) de CC de alta tensión

Según el circuito convencional, contactor de CC de alta tensión se puede dividir en contactores (relés) principales positivos/negativos de alta tensión, contactores de precarga, contactores (relés) de carga rápida, contactores de calefacción PTC, contactores de aire acondicionado,etc. Los principales fabricantes de contactores de CC pueden ofrecer modelos que van desde 10 A hasta 400 A.

Fusible

El fusible de la batería generalmente incluye un fusible principal, que protege la batería y suele soportar la corriente más alta; también existen fusibles auxiliares. El fusible suele estar compuesto por un cuerpo tubular, un núcleo fundido y una tapa. El núcleo fundido es el componente más importante y se compone de una lámina de plata pura, aunque algunos están hechos de láminas compuestas de cobre y plata. El núcleo fundido se suelda a la lámina de contacto y se encuentra dentro del cuerpo tubular junto con arena de cuarzo. El cuerpo tubular y las dos tapas forman un espacio cerrado que extingue el arco eléctrico, y los diferentes cuerpos tubulares corresponden a diferentes niveles de voltaje.

El fusible se conecta en serie en el circuito para protegerlo. Cuando se produce una sobrecorriente, el componente metálico con menor área de sección transversal alcanza su punto de fusión y adquiere la característica de ser fusible. El circuito se puede interrumpir (proteger) mediante la acción del fusible.

Conectores y MSD

Los conectores de alta tensión utilizados en vehículos eléctricos se dividen en extremos macho y hembra. El extremo macho suele tener forma de terminal de cable, mientras que el extremo hembra generalmente cuenta con tres tipos de salidas de cable: barras colectoras de cobre, pernos y crimpado de cable. En cuanto al rendimiento, también presentan requisitos más exigentes que los conectores tradicionales, como enclavamiento de alta tensión HVIL, protección IP67/68, IP6K9K, grado de resistencia al fuego V0, protección electromagnética, etc.

Adquisición actual

Existen dos tipos comunes de componentes para la adquisición de corriente: sensores de corriente y derivadores. Estos componentes se utilizan en la detección de baterías y requieren alta precisión y requisitos de desviación extremadamente bajos. Se recomienda que el rango de corriente real (durante un tiempo prolongado) no supere la corriente nominal. Durante el funcionamiento, la generación de calor requiere especial atención. Una vez que los cambios de aumento de temperatura tienden a estabilizarse, se deben cumplir los requisitos de temperatura correspondientes para diferentes corrientes nominales. Si se supera la temperatura, se debe activar una alarma para evitar que la temperatura del sensor sea demasiado alta, lo que reduciría la precisión de la detección.

Resistencia de precarga

La resistencia de precarga se encuentra en el circuito de precarga, principalmente para proteger el sistema de baterías de sobretensiones transitorias al encenderlo.

barra colectora de cobre

Las barras conductoras de cobre están hechas de material de cobre y se pueden dividir en dos categorías: barras conductoras de cobre blando y barras conductoras de cobre duro, según la tecnología de procesamiento.

La capacidad de conducción de corriente se calcula en función de la relación entre la capacidad de conducción de corriente del cable y su sección transversal. Se toma como referencia la sección transversal de la barra colectora de cobre y la curva de aumento de temperatura, y se selecciona la sección transversal correspondiente según la experiencia. En el diseño y la selección inicial de la barra colectora de cobre, puede existir redundancia de diseño. Cuando pasa una corriente de sobrecarga elevada, se produce un aumento de temperatura considerable. Aun así, puede soportar un impacto de 10 veces la corriente nominal en pocos segundos.

Aspecto y materiales de la estructura de la caja

Método de fijación

Para las unidades de distribución de energía (PDU) y las unidades de distribución de batería (BDU) instaladas fuera de la caja de baterías, con el fin de cumplir con el nivel de protección IP67, generalmente es necesario agregar un anillo de sellado impermeable al diseño estructural para cumplir con los requisitos de estanqueidad.

La seguridad eléctrica de las PDU y BDU requiere prestar atención a la conexión a tierra y la distancia de fuga. Generalmente, la tensión de funcionamiento de la caja de distribución para vehículos eléctricos oscila entre 301 y 660 V. La distancia mínima de aislamiento eléctrico y la distancia de fuga se determinan según la tabla 5.1 de la norma UL2580.

Otras medidas de seguridad comunes incluyen la instalación de estructuras anticontacto en las barras colectoras de cobre, la adición de tapas protectoras de plástico cuando la distancia entre alta y baja tensión es insuficiente, la separación de los componentes de alta tensión y los mazos de cables de baja tensión dentro de la caja para evitar fugas de corriente, y la adición de tubos de fibra de vidrio y tubos textiles a los cables para evitar fugas.

El diseño térmico es otra tecnología clave para las PDU y BDU. Es necesario prestar atención a si hay un cargador integrado y una fuente de alimentación DCDC (para confirmar con el cliente el método de refrigeración adecuado en función del calor generado por el cargador y la fuente de alimentación DCDC). Asimismo, según la experiencia de Hotson, se pueden añadir placas de disipación de calor a los relés, estructuras de placas de disipación de calor a las cajas de aleación de aluminio y orificios de ventilación a las cajas de plástico, entre otras soluciones eficaces.

A medida que el ciclo de desarrollo de vehículos se acorta, la calidad del desarrollo de productos no disminuye. En este contexto, la simulación se ha convertido en una herramienta técnica indispensable. Para las empresas de PDU y BDU, el análisis de simulación es especialmente importante. Es necesario que proporcionen a las empresas de sistemas de vehículos o baterías los materiales de simulación correspondientes de manera oportuna para que se pueda llevar a cabo la simulación completa.

Para facilitar el diseño personalizado de las unidades BDU/PDU, los clientes deben proporcionar la mayor cantidad de información detallada posible antes del inicio del proyecto. Esta información influye directamente en el desarrollo de los planes de diseño y en la optimización del rendimiento del producto.

Escenarios de aplicación
Describa los escenarios de aplicación práctica del dispositivo, como sistemas de alimentación para vehículos eléctricos, sistemas de almacenamiento de energía o sistemas de alimentación industrial.
Parámetros nominales
Incluya los parámetros de tensión nominal, corriente nominal y corriente pico.
Características de carga
Explique el tipo, la cantidad y los requisitos de potencia de las cargas conectadas.
Requisitos ambientales
Rango de temperatura: Rango de temperatura de funcionamiento y almacenamiento.
Niveles de protección: Resistencia al polvo, al agua y a los golpes (por ejemplo, IP67).
Entornos especiales: Indique si existen condiciones extremas como alta humedad, niebla salina o vibraciones intensas.
Requisitos funcionales
Características de protección: Indique si se necesitan características de protección adicionales, como protección contra sobretensión o corriente inversa.
Módulos personalizados: Especifique funcionalidades adicionales, como control remoto o interfaces de alimentación auxiliar.
Certificaciones y cumplimiento
Proporcione los requisitos de certificación o estándares pertinentes en función del mercado o la industria objetivo, tales como:
Normas internacionales: Certificación de seguridad funcional ISO 26262, reglamento UN R100.
Certificaciones regionales: Certificación UL para Norteamérica, certificación CE para Europa.
Estándares específicos del cliente: Requisitos internos de la empresa o estándares de prueba.
Cronograma del proyecto

Para garantizar una entrega puntual, los clientes deben aclarar los plazos del proyecto:
Entrega de muestras: Plazo previsto para la entrega de las muestras.
Planes de producción en masa: Cronograma estimado para la producción en masa y la demanda inicial.
Fase del proyecto: Etapa actual del proyecto (diseño conceptual, validación de ingeniería, preparación para la producción en masa (EVT, DVT, PVT, MP), etc.).

La personalización de las unidades de distribución de energía (PDU) y las unidades de distribución de batería (BDU) es un proceso complejo y crítico que requiere un equipo técnico profesional y una amplia experiencia en el sector. Al definir los requisitos, proporcionar información detallada y mantener una comunicación eficaz con los proveedores, los clientes pueden obtener soluciones eléctricas que se ajusten a las necesidades de su sistema.
Hotson se compromete a proporcionar contactores de CC de alto voltaje eficientes, seguros y personalizados para soluciones PDU y BDU. Para consultas o más información, visite nuestro sitio web o Contacta con nuestro equipo de ventas directamente. ¡Esperamos trabajar con ustedes para promover juntos el desarrollo de la industria!