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1、 动力电池系统电连接技术 1 目录 2 3 常见EV车的电气架构 动力电池系统电连接技术概览 来自GB T18384 3 高低压分水岭 OEM对高压部分的主要要求参数 高压部分用橙色色卡RAL2003 4 动力电池系统电连接技术概览 PACK电气连接形式 FUSE MSD PDU FUSE 5 动力电池系统电连接技术概览 实例 Cell之间 方形电池 Module之间 方形电池 Cell之间 圆柱形电池 Module 圆柱形电池 Cell之间 软包电池 Module 软包电池 6 动力电池系统电连接技术概览 新能源汽车免费大课堂 Fuse 保护逻辑是模组的损坏不能导致Cell损坏 无论是模组的
2、还是cell的损坏不能导致pack的损坏 在危险电流值上 软件上的动作时间快于pack 7milNickelstrapmaterialisneckeddownto3 6mm andclearsatapproximately2100Ain0 1sec 7 8 导线实际载流 I In f1 f2 f3 f4In 导线额定载流f1 环境温度升高对载流的影响f2 导体温度升高对载流的影响f3 多心线对载流的影响f4 频率增加对载流的影响 来自 图片来自 来自 集肤效应当任意大导体对磁场交变时 这种导体就会感应电流 产生涡流现象 f1 f2 f3 f4 图片来自 影响Busbar 高压导线的载流因子 集
3、肤效应 多芯线 9 影响Busbar 高压导线的载流因子 新能源汽车免费大课堂 汇流排实际载流 注 表中分数的分子表示交流负荷 分母表示直流负荷 影响汇流排载流的因数 F1 集肤效应 F2 母线平放安装时 载流应该小于竖直安装 F3 汇流排表面有无绝缘层 集肤效应 安装方向 表面包裹 厚度 宽度 10 11 方法一 根据温升曲线 具体导线特性 Busbar 高压导线计算选型方法 由上图可得 MCU到高压配电盒线束匹配50 2屏蔽电线较为合适 其中 MCU PDU线束 额定电压405V 额定电流182A 峰值电流416A 绝缘体允许最高温度125 峰值电流持续时间30S 某项目的电流电压值如下
4、12 方法二 计算公式 Busbar 高压导线计算选型方法 公式 0 表 tdt Cm Tt I2Rt 表 2 R 电阻率 截m 密 K 导热系数 表 铜排表面积C 铜排比热容m 铜排质量I 额定电流R 铜排内阻 截 铜排截面积 某项目温升要求 当通入额定185A电流时 铜排温升不能超过35 排长度140mm 相关其他数值如下 仿真结果条件 初始温度25 额定电流185A 铜排规格 30 2 结论 最高温度 47 228 温升为22 228 满足设计需求 实验测试结果 条件 室温28 1 额定电流185A 通电时间70min 结论 硬铜排温升 13 8 软铜排温升 19 3 满足185A恒定电
5、流情况下温升不超35 要求 a b l 根据上式计算出横截面是53 4平方毫米 取整60 13 方法三 经验表 Busbar 高压导线计算选型方法 例 某电池包动力电池高压输出线额定电流235A 额定电压405V 铜牌 可以选45mm 选15 3的铜排 铝排 可以选70mm 选25 3的铜排 横截面积 14 铜排温升测试 位置1 位置2 位置3 位置1 位置2 位置3 Busbar 高压导线计算选型方法 计算好需要实际验证 硬铜排测试条件 185A恒流放电 70min 硬铜排温升 13 8 合格温升 35 结论 合格软铜排测试条件 185A恒流放电 70min 硬铜排温升 19 3 合格温升
6、35 结论 合格内阻测试 内阻测试 15 16 来自USCAR21及LV214 来自DELPHItestreport 线束相关标准 AKSR215LV214LV216USCAR21 1USCAR25USCAR37ISO6722BSEN60512 5 2BSEN60512 5 1其他企业相关标准VW60306PSAB251140GWM15626FORDEX XU5T 1A303 AABENZMBN10308 1NISSAN2420NDS03 机械 电气 环境 Busbar 高压导线测试标准和方法 GME31914 25试验后 拉力合格 电压降或截面合格 震动 温度 盐雾 微电阻 耐压 拉拔力 恒
7、温恒湿 17 18 铜 铝连接注意事项 干燥环境 否则 产生铜绿Cu2 OH 2CO3 Al2O3 方案一 在模组出线端 用铜铝过渡排连接 方案二 在模组出线端 用铝排镀锡 来自VW实验室 金属电动序 铜铝连接技术 19 铜 铝性能参数对比 铜铝连接技术 20 铝导线是未来的趋势 铜铝连接技术 一般来说 一辆车0 35 70mm 的Cu总长 1 9km总重 28kg 一辆车2 5 70mm 的Al总重 8 8kg 价格会降底70 90 21 22 电不安全在哪 人体触电 mA mS 350mA 人体电阻主要是皮肤电阻 潮湿情况下可降到1k 无感觉或微弱感觉 麻酥 针刺感 肌肉收缩 心室颤动 呼
8、吸困难 来自德国大众培训 对于任何B级电压电路的中的带电部件 都应为接触人员提供防护 350 1000 例 Pack电气安全设计 23 心脏起搏器和其他植入身体的电子器件 Pack电气安全设计 关键 导通起搏器电极 同样适用于其它一些植入体内的电子器件 比如脑起搏器 以及外部的医疗电子设备 比如胰岛素泵 助听器等等预防性检查要包含与工作活动内容相关以及工作地点相关的信息 24 等电位均衡线 一般选用M8的紧固螺栓 来自德国大众培资料 Pack电气安全设计 两个不同的元件出现壳体短路 人意外接触到这两个元件 导致电路闭合 25 绝缘电阻及实物标准 SAEJ1766及ECER100都要求绝缘电阻
9、500 V 或GB18384 1 Pack电气安全设计 2 如果V1 V2 说明负极对地绝缘电阻小 则在V1表处加一个已知的电阻R0 此时电压为V2 1 先测如V1及V 3 绝缘电阻为 Ri R R0 R Ri R V1 V2 让我们来看看为什么这么测量 例子 高压系统中电池总电压的最大值为384V 因此绝缘电阻至少为500 V 384V 192k 26 绝缘电阻测试与校正万用表测量与计算 Pack电气安全设计 PowerSupplyorPackChassisGround BatteryPositiveandBatteryNegativeVehiclePositiveandVehicleNeg
10、ative Fulk表直接测量 Fluke17BMultimeter Fluke1507InsulationTester 常见测量值是550M BMS电阻值校正 InitialResistanceReading withoutintroductionofthedecadeboxintothecircuit kOhms 10000kexpected ConnecttheDecadeboxtoChassisandpack forthefirsthalf theChassistopack forsecondhalf ResistanceBoxSettingChassistoBattery Expec
11、tedChassistoBattery 1000kOhm 9 9 9 9 9 9 kOhm1000kOhmkOhm500kOhm 4 9 9 9 9 9 kOhm500kOhmkOhm100kOhm 0 9 9 9 9 9 kOhm100kOhmkOhm50kOhm 0 4 9 9 9 9 kOhm50kOhmkOhm10kOhm 0 0 9 9 9 9 kOhm0kOhmkOhmRETURNdecadeboxto 9 9 9 9 9 9 anddisconnectitfromthepack 27 互锁HVIL 高压互锁的目的是 用来确认整个高压系统的完整性的 当高压系统回路断开或者完整性受到
12、破坏的时候 就需要启动安全措施了 US7586722 三种信号输出 1 12V信号传输2 加一个LDO用5V输出3 PWM输出 1HZ 来自TE Pack电气安全设计 2009TycoElectronics 28 手动断开 紧急按钮 Pack电气安全设计 目前做法都是BMS收到CAN信号切断高压 但也有一些手动急停按钮 是一种物理开关 当遇到紧急情况 驾驶人按急停按钮 产生高 或低电平 BMS收到高电平 或低电平 时 关联继电器从而关断高压回路 29 爬电距离与电气间隙 Pack电气安全设计 GBT16935上的描述 IEC60664 11 确认耐压等级2 确认污染等级3 确认CTI值4 确认工作电压5 确认工作海拔高度1 2确认电气间隙2 3 4 5确认爬电距离 如果发生电解液的泄露 建议按下列的方法确定爬电距离 IEC60664 1某项目 PACK电压为320V则 1 2500V 2 电池包常见是等级2 3 CTI450 4 320 5 2000米爬电距离 2 2mm电气间隙 1 5mm 耐压 污染等级 海拔2000米 CTI 污染等级 GBT16935某项目 PACK电压为320V则 爬电距离 a 0 25 320 5 85mmb 0 125 320 5 45mm 爬电距离 电气间隙 30
