动力电池系统电连接技术要点ppt课件

Onboard Charger
PACK电气衔接方式
Cell之间
方型 圆柱型 软包
Module 之间
Pack与 外部之间
铜排 高压线束
铜导线 铝导线 扁平铜/铝排线
MSD PDU
模组1
动力电池系统电衔接技术概览 模组2
+- +- +- +- +- +- +- +- +- +- + - +
+- +- +- +- +- +- +- +- +- +- + - +
软铜排温升-----19.3℃ 满足185A恒定电流情况下温升不超35℃要求。
根据上式计算出横截面是53.4平方毫米，取整60.
;
方法三，阅历表
横截面积 铝导线 有绝缘层 载流（A)
铝排 载流（A) 有绝缘层 载流（A) 铜导线 铜排 载流（A)
25℃铜铝载流（来自国家电工手册）
2.5 4 6 10 16 25 35 45 70 95 120 150 185 … 10 20 30 50 64 100 105 135 175 238 240 300 370 … 15 30 45 75 96 150 158 203 263 356 360 450 555 … 20 30 50 64 100 105 135 175 238 240 300 370 … … 30 45 75 96 150 158 203 263 356 360 450 555 … …

铜排内阻统计
图纸编号 内阻（mΩ）
ATEV.8000-02
0.1732
ATEV.8000-03
0.1854
ATEV.8000-04
0.1304
ATEV.8000-05
0.0907
ATEV.8000-06
0.3126
ATEV.8000-07
0.321
ATEV.8000-08
;
铜/铝衔接本卷须知
铝 铜
铝 镍
锡 锡 镍
铜
铜
铜
铝 铝
Al2O3
枯燥环境，否那 么，产生铜绿 Cu2(OH)2CO3
铜铝衔接技术
方案一：在模组出线端， 用铜铝过渡排衔接。
方案二：在模组出线端， 用铝排镀锡。
模组
金属电动序
Au Pt Hg Ag C Cu H Pb Fe Zn Al Na Li
1.69 1.2 0.85 0.8 0.74 0.52 0 -
0.1207
ATEV.8100-05
0.235
ATEV.8100-06
0.0693
ATEV.8100-07
0.1305
ATEV.8100-08
0.101
ATEV.8100-09
0.0782
ATEV.8100-10
0.0794
ATEV.8100-11
0.1582
1 动力电池系统电衔接技术概览 2 影响Busbar/高压导线的载流因子 3 Busbar/高压导线计算选型方法 4 Busbar/高压导线测试规范和方法 5 铜铝衔接技术 6 Pack电气平安设计
位置1
28.1 29.6 31.4 30.7 31.1 30.2 31.6 32 31.2 31.1 31.5 31.7 31.3 31.2 30.1
位置2
28.1 34.2 37 38.5 39.5 41.5 42.4 42.5 44 44.1 44.5 45.8 47.2 47 47.4
位置3
28.3 32.8 35.4 37.4 38.2 39 41.1 41.5 42.8 41.8 42.4 42.9 44.4 44.1 44.9
;
影响Busbar/高压导线的载流因子
图片来自<LV216>
多芯线
集肤效应
新能源汽车免费大课堂
汇流排实践载流
影响Busbar/高压导线的载流因子
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,汇流排外表有无绝缘层。
用电设备
额定电
峰值电流
号
流
1
电池组
235A
468A
2
电机控制器
182A
416A
峰值时间
30S 30S
3
电机
263A
500A
30S
4
DC-DC/充电
18
－
－
器
5
PTC
12A
21A
30S
6
压缩机
6A
7.5A
30S
7
快充
250A
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℃，峰值电流继续时间 30S
机械
Busbar/高压导线测试规范和方法
电气
来自USCAR 21 及 LV214
环境
GME3191 4.25实验后， 拉力合格，电压降或截面合格
;
来自DELPHI test report
震动
拉拔力
耐压
微电阻
温度
盐雾
恒温恒湿
1 动力电池系统电衔接技术概览 2 影响Busbar/高压导线的载流因子 3 Busbar/高压导线计算选型方法 4 Busbar/高压导线测试规范和方法 5 铜铝衔接技术 6 Pack电气平安设计
;
常见EV车的电气架构
高低压分水岭
来自GB/T 18384.3
OEM对高压部分的主要要求参数
Item
Requirement
850VDC / Cat 1 (up to 40A) Cat 2 (up to 250A)
Voltage / Current
Temperature
-40°C up to +140°C
+- +- +- +- +- +-
模组3
+- +- +- +- +- +-
模组4
- + - + - + - + - + - + FUSE - + - + - + - + - + - +
MSD
FUSE
PDU
;
实例
动力电池系统电衔接技术概览
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〕
45
31.3 40.2 39.3
50
31.2
40
39.3
55
31.3 41.4 40.1
60
30.9 41.4 40.8
65
31.1 41.5 40.5
70
31
41.9
40.4
位置1
位置2
位置3
软铜排温升实验测试（60mm²）
时间（min）
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
;
Busbar/高压导线计算选型方法
方法二，计算公式
Busbar/高压导线计算选型方法
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
a
l
b
某工程温升要求，当通入额定185A电流时，铜排温升不能超
越35℃，排长度140mm,相关其他数值如下：
;
线束相关规范
AK SR215 LV214 LV216 USCAR 21-1 USCAR25 USCAR37 ISO6722 BS EN60512-5-2 BS EN60512-5-1
其他企业相关规范 VW60306 PSA B25 1140 GWM 15626 FORD EX-XU5T-1A303-AA BENZ MBN 10308-1 NISSAN 2420NDS03
动力电池系统电衔接技术
;
目录
1 动力电池系统电衔接技术概览 2 影响Busbar/高压导线的载流因子 3 Busbar/高压导线计算选型方法 4 Busbar/高压导线测试规范和方法 5 铜铝衔接技术 6 Pack电气平安设计
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1 动力电池系统电衔接技术概览 2 影响Busbar/高压导线的载流因子 3 Busbar/高压导线计算选型方法 4 Busbar/高压导线测试规范和方法 5 铜铝衔接技术 6 Pack电气平安设计
Shielding
arround
Shielding contact
resistance
Max. 10mOhm after lifetime
Insertion / retention Max. 100N (or mechanical assistance)
force
Mating cycle
Min. 50 Mating cycles
Interlock-System (HVIL) required
高压部分用橙色 色卡 RAL 2019
;
动力电池系统电衔接技术概览
E-Motor
Inverter
Climate Compressor
PTC Heater
DC/DC Convertor
MSD BDU
RESS (Battery)
LV Battery
宽度
厚度
集肤效应
安装方向
外表包裹
;
1 动力电池系统电衔接技术概览 2 影响Busbar/高压导线的载流因子 3 Busbar/高压导线计算选型方法 4 Busbar/高压导线测试规范和方法 5 铜铝衔接技术 6 Pack电气平安设计
;
方法一，根据温升曲线-详细导线特性 某工程的电流电压值如下：
序
Cell之间〔软包电池〕
;
Module 〔软包电池〕
新能源汽车免费大课堂 Fuse
动力电池系统电衔接技术概览
维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.
requirements
Electrical insulating 2700VDC (2xUmax + 1000V)
strength
Insulating resistance >200MOhm, testing
Insulating strength voltage 1075 VDC
Single- or Family-Shield, general 360°all
;
1 动力电池系统电衔接技术概览 2 影响Busbar/高压导线的载流因子 3 Busbar/高压导线计算选型方法 4 Busbar/高压导线测试规范和方法 5 铜铝衔接技术 6 Pack电气平安设计
;
导线实践载流： I=In•f1•f2•f3•f4 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:频率添加对载流的影响
Busbar/高压导线计算选型方法
横截面积
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45mm²，选15×3的铜排； 铝排：可以选70mm²，选25×3的铜排。
;
计算好需求实践验证
位置3
位置2
铜排温升测试
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
-
-
-
-
-
0.13 0.41 0.76 1.66 2.71 3.02
来自VW实验室
;
铜/铝性能参数对比
名称
铜排
铝排
原料 导电面积
紫铜 T2 （EN ISO ETP）99.9%
S
99.7%纯铝（1350 8000系）
1.6S
重量
100
60
热传导率
390
229
热膨胀系数
17.3
24.1
焊接
铜铜 激光焊
材料 传热系数 环境温度 截止温度
宽a 厚b 额定电流 峰值电流 峰值电流持续时间 温度
铜
5 25 60 30 2 186.96 400 30 31.49
W/(m2·K) °C °C mm mm A A s °C
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℃
f1
f2
图片来自<Coroplast>
f3 束缚数 折算
来自<HUBER+SUHNER>
1 2 3 4 5 6-7 1 0.8 0.7 0.6 0.55 0.5
8-10 11-12 0.45 0.4
来自<JASO D609>
f4 集肤效应
当恣意大导体对磁场交变时，这种导体就会感应电流，产生涡流景象。
位置1
硬铜排温升实验测试（60mm²）
时间（min） 位置1 位置2
0
28.1 28.1
位置3 28.2
5
29.8
34
34.3
10
29.5
36
36.4
15
29.7 37.2 37.4
20
30.8 38.1 38.3
25
31
38.9
38.7
30
31
39.1
39.1
35
30.6 39.6 39.2
40
31.2 40.2 39.6
铝铝激光焊
铜铝 超声波焊
铜铝衔接技术
S
1.6S
;
铝导线是未来的趋势
普通来说，一辆车0.35~70mm²的Cu 总长~1.9km 总重~28kg
一辆车2.5~70mm²的Al 总重~8.8kg
铜铝衔接技术
价钱会降底70%~90%