动力电池系统电连接技术要点专题培训课件.ppt

1、动力电池系统电连动力电池系统电连接技术要点接技术要点目录 动力电池系统电连接技术概览动力电池系统电连接技术概览1影响影响Busbar/高压导线的载流因子高压导线的载流因子2Busbar/高压导线计算选型方法高压导线计算选型方法3Busbar/高压导线测试标准和方法高压导线测试标准和方法4铜铝连接技术铜铝连接技术5Pack电气安全设计电气安全设计6 动力电池系统电连接技术概览动力电池系统电连接技术概览1影响影响Busbar/高压导线的载流因子高压导线的载流因子2Busbar/高压导线计算选型方法高压导线计算选型方法3Busbar/高压导线测试标准和方法高压导线测试标准和方法4铜铝连接技术铜铝连接

2、技术5Pack电气安全设计电气安全设计6常见EV车的电气架构RESS(Battery)InverterE-MotorOnboard ChargerClimateCompressorPTC HeaterDC/DC ConvertorMSDBDULV Battery动力电池系统电连接技术概览动力电池系统电连接技术概览来自GB/T 18384.3l 高低压分水岭ItemRequirementVoltage / Current850VDC / Cat 1 (up to 40A) Cat 2 (up to 250A)Temperature requirements-40C up to +140CElec

3、trical insulating strength2700VDC (2xUmax + 1000V)Insulating strength Insulating resistance 200MOhm, testing voltage 1075 VDCShieldingSingle- or Family-Shield, general 360 all arroundShielding contact resistanceMax. 10mOhm after lifetimeInsertion / retention forceMax. 100N (or mechanical assistance)

4、Mating cycle Min. 50 Mating cyclesInterlock-System (HVIL) requiredl OEM对高压部分的主要要求参数l 高压部分用橙色 色卡 RAL 2003+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+MSDPDU模组1模组2模组3模组4Module之间Cell之间Pack与外部之间方型圆柱型软包高压线束铜排铜导线铝导线扁平铜/铝排线动力电池系统电连接技术概览动力电池系统电连接技术概览PACK电气连接形式电气连接形式FUSEMS

5、DPDUFUSE动力电池系统电连接技术概览动力电池系统电连接技术概览实例实例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动力电池系统电连接技术概览新能源汽车免费大课堂新能源汽车免费大课堂Fuse l 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。l 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

6、 clears at approximately 2100A in 0.1 sec. 动力电池系统电连接技术概览动力电池系统电连接技术概览1影响影响Busbar/高压导线的载流因子高压导线的载流因子2Busbar/高压导线计算选型方法高压导线计算选型方法3Busbar/高压导线测试标准和方法高压导线测试标准和方法4铜铝连接技术铜铝连接技术5Pack电气安全设计电气安全设计6导线实际载流：I=Inf1f2f3f4In：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

7、体就会感应电流，产生涡流现象。f1f2f3f4图片来自影响影响Busbar/Busbar/高压导线的载流因子高压导线的载流因子束缚数123456-78-1011-12折算10.80.70.60.550.50.450.4集肤效应多芯线影响影响Busbar/Busbar/高压导线的载流因子高压导线的载流因子新能源汽车免费大课堂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 动力电池系统电连接技术概览动力电池系统电连接

8、技术概览1影响影响Busbar/高压导线的载流因子高压导线的载流因子2Busbar/高压导线计算选型方法高压导线计算选型方法3Busbar/高压导线测试标准和方法高压导线测试标准和方法4铜铝连接技术铜铝连接技术5Pack电气安全设计电气安全设计6方法一，根据温升曲线-具体导线特性Busbar/Busbar/高压导线计算选型方法高压导线计算选型方法序号用电设备额定电流峰值电流峰值时间1电池组235A468A30S2电机控制器182A416A30S3电机263A500A30S4DC-DC/充电器185PTC12A21A30S6压缩机6A7.5A30S7快充250A 其中，MCUPDU线束，额定电压

9、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/Busbar/高压导线计算选型方法高压导线计算选型方法 材料铜传热系数5W/(m2K)环境温度25C截止温度60C宽a30mm厚b2mm额定电流186.96A峰值电流400A峰值电流持续时间30s温度31.49 C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

10、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。abl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25铜铝载流（来自国家电工手册）铝导线横截面积2.54610162535457095120150185有绝缘层 载流（A)1020305064100105135175238240300370铝排载流（A)1530457596150158203263356360450555铜导线有绝缘层 载流（A)20305064100105135175238240300370铜排载流（A

11、)30457596150158203263356360450555Busbar/Busbar/高压导线计算选型方法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。横截面积硬铜排温升实验测试（60mm）时间（min）位置1位置2位置3028.128.128.2529.83434.31029.53636.41529.737.237.42030.838.138.3253138.938.7303139.139.13530.639.639.24031.240.239.64531.340.23

12、9.35031.24039.35531.341.440.16030.941.440.86531.141.540.5703141.940.4软铜排温升实验测试（60mm）时间（min）位置1位置2位置3028.128.128.3529.634.232.81031.43735.41530.738.537.42031.139.538.22530.241.5393031.642.441.1353242.541.54031.24442.84531.144.141.85031.544.542.45531.745.842.96031.347.244.46531.24744.17030.147.444.9铜排

13、内阻统计图纸编号内阻（m）ATEV.8000-020.1732ATEV.8000-030.1854ATEV.8000-040.1304ATEV.8000-050.0907ATEV.8000-060.3126ATEV.8000-070.321ATEV.8000-080.1207ATEV.8100-050.235ATEV.8100-060.0693ATEV.8100-070.1305ATEV.8100-080.101ATEV.8100-090.0782ATEV.8100-100.0794ATEV.8100-110.1582铜排温升测试位置1位置2位置3位置1位置2位置3Busbar/Busbar/

14、高压导线计算选型方法高压导线计算选型方法计算好需要实际验证l 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l 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l 内阻测试内阻测试 动力电池系统电连接技术概览动力电池系统电连接技术概览1影响影响Busbar/高压导线的载流因子高压导线的载流因子2Busbar/高压导线计算选型方法高压导线计算选型方法3Busbar/高压导线测试标准和方法高压导线测试标准和方法4铜铝连接技术铜铝连接技术5Pack电气安全设计电气安全设计6来自USCAR 21 及LV214来自

15、DELPHI test report线束相关标准AK SR215LV214LV216USCAR 21-1USCAR25USCAR37ISO6722BS EN60512-5-2BS EN60512-5-1 其他企业相关标准VW60306PSA B25 1140 GWM 15626FORD EX-XU5T-1A303-AABENZ MBN 10308-1NISSAN 2420NDS03机械电气环境Busbar/Busbar/高压导线测试标准和方法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 动力电池系统电连接技术概览动力电池系

16、统电连接技术概览1影响影响Busbar/高压导线的载流因子高压导线的载流因子2Busbar/高压导线计算选型方法高压导线计算选型方法3Busbar/高压导线测试标准和方法高压导线测试标准和方法4铜铝连接技术铜铝连接技术5Pack电气安全设计电气安全设计6铜/铝连接注意事项干燥环境，否则，产生铜绿Cu2(OH)2CO3铜铝铝铝Al2O3铜镍锡镍铝锡铜铜方案一：在模组出线端，用铜铝过渡排连接。模组方案二：在模组出线端，用铝排镀锡。AuPtHgAgCCuHPbFeZnAlNaLi1.691.20.850.80.740.520-0.13-0.41-0.76-1.66-2.71-3.02来自VW实验室金

17、属电动序铜铝连接技术铜铝连接技术铜/铝性能参数对比名称铜排铝排原料紫铜 T2 （EN ISO ETP）99.9%99.7%纯铝（1350 8000系）导电面积S1.6S重量10060热传导率390229热膨胀系数17.324.1焊接铜铜 激光焊铝铝激光焊铜铝 超声波焊S1.6S铜铝连接技术铜铝连接技术铝导线是未来的趋势铜铝连接技术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% 动力电池系统电连接技术概览动力电池系统电连接技术概览1影响影响Busbar/高压导线的载流因子高压导线的载流因子2Busba

18、r/高压导线计算选型方法高压导线计算选型方法3Busbar/高压导线测试标准和方法高压导线测试标准和方法4铜铝连接技术铜铝连接技术5Pack电气安全设计电气安全设计6电不安全在哪？人体触电mAmS=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。 例：PackPack电气安全设计电气安全设计心脏起搏器和其他植入身体的电子器件PackPack电气安全设计电气安全设计关键：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

19、，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PackPack电气安全设计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GB18384.1PackPack电气安全设计电气安全设计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V3，绝缘电阻为：RiRR0RRiRV1V2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

20、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l 万用表测量与计算PackPack电气安全设计电气安全设计Power Supply or Pack Chassis GroundBattery Positive and Battery NegativeVehicle Positive and Vehicle Negativel Fulk表直接测量Fluke 17B MultimeterFluke 1507 Insulation Tester常见测量值是550Ml BMS电阻值校正Initial Resistance Reading: Initia

21、l 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 SettingResistance Box SettingChassis to Battery +Chassis to Battery +Expecte

22、dChassis to Battery Chassis to Battery 1000 kOhm (9,9,9,9,9,9) kOhm1000kOhmkOhm500 kOhm (4,9,9,9,9,9)kOhm500kOhmkOhm100 kOhm (0,9,9,9,9,9)kOhm100kOhmkOhm50 kOhm (0,4,9,9,9,9)kOhm50kOhmkOhm10 kOhm (0,0,9,9,9,9)kOhm0kOhmkOhmRETURN decade box to (9,9,9,9,9,9) and disconnect it from the pack.互锁HVIL高压互锁的

23、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发生源vcu12V12V0S 1S 2S 3S 4S 5S T PackPack电气安全设计电气安全设计 2009 Tyco Electronics 手动断开-紧急按钮PackPack电气安全设计电气安全设计l 目前做法都是BMS收到CAN信号切断高压。l 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）

24、时，关联继电器从而关断高压回路。爬电距离与电气间隙PackPack电气安全设计电气安全设计电气间隙爬电距离GBT16935上的描述： IEC 60664-11.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：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=85mmb)0.125*320+5=45mm爬电距离电气间隙