动力电池系统电连接技术要点.ppt

,动力电池系统电连接技术,目录,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/T 18384.3,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 RAL 2003,动力电池系统电连接技术概览,PACK电气连接形式,FUSE,MSD,PDU,FUSE,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）,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.,7 mil Nickel strap material is necked down to 3.6 mm, and clears at approximately 2100A in 0.1 sec.,导线实际载流： I=Inf1f2f3f4 In：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,集肤效应,多芯线,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,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，MCUPDU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：,方法二，计算公式,Busbar/高压导线计算选型方法,公式： 0 表 t d t +CmT t = I 2 Rt 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.,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153的铜排； 铝排：可以选70mm，选253的铜排。,横截面积,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：35 结论：合格 内阻测试,内阻测试,来自USCAR 21 及LV214,来自DELPHI test report,线束相关标准,AK SR215 LV214 LV216 USCAR 21-1 USCAR25 USCAR37 ISO6722 BS EN60512-5-2 BS EN60512-5-1 其他企业相关标准 VW60306 PSA B25 1140 GWM 15626 FORD EX-XU5T-1A303-AA BENZ MBN 10308-1 NISSAN 2420NDS03,机械,电气,环境,Busbar/高压导线测试标准和方法,GME3191 4.25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,恒温恒湿,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,铜/铝性能参数对比,铜铝连接技术,铝导线是未来的趋势,铜铝连接技术,一般来说，一辆车0.3570mm的Cu 总长1.9km 总重28kg,一辆车2.570mm的Al 总重8.8kg,价格会降底70%90%,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1 k,无感觉或微弱感觉,麻酥、针刺感、肌肉收缩,心室颤动、呼吸困难,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,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。,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。,绝缘电阻及实物 标准：SAE J1766 及ECE R100都要求绝缘电阻500/V，或GB18384.1,Pack电气安全设计,2，如果V1V2（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384 V，因此绝缘电阻至少为 500 /V 384 V = 192 k。,绝缘电阻测试与校正 万用表测量与计算,Pack电气安全设计,Power Supply or Pack Chassis Ground,Battery Positive and Battery Negative Vehicle Positive and Vehicle Negative,Fulk表直接测量,Fluke 17B Multimeter,Fluke 1507 Insulation Tester,常见测量值是550M,BMS电阻值校正,Initial Resistance Reading: (without introduction of the decade box into the circuit) kOhms (10000k expected) Connect the Decade box to Chassis and pack (+) for the first half, the Chassis to pack (-) for second half. Resistance Box Setting Chassis to Battery + Expected Chassis to Battery 1000 kOhm (9,9,9,9,9,9) kOhm 1000kOhm kOhm 500 kOhm (4,9,9,9,9,9) kOhm 500kOhm kOhm 100 kOhm (0,9,9,9,9,9) kOhm 100kOhm kOhm 50 kOhm (0,4,9,9,9,9) kOhm 50kOhm kOhm 10 kOhm (0,0,9,9,9,9) kOhm 0kOhm kOhm RETURN decade box to (9,9,9,9,9,9) and disconnect it from the pack.,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破坏的时候，就需要启动安全措施了。（US 7586722）,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, 2009 Tyco Electronics,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。,爬电距离与电气间隙,Pack电气安全设计,GBT16935上的描述：,IEC 60664-1 1.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：,IEC 60664-1 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=85mm b)0.125*320+5=45mm,爬电距离,电气间隙,