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新能源车辆动力电池包内线束的设计及研究

时间:2018-07-29 16:39:59来源:未知浏览次数:

  近年来,随着新能源汽车的发展,大家对国家节能减排做出了积极响应,推动了新能源的使用,形成了循环经济的号召。这家汽车制造商已经推出了自己的新能源汽车产品,包括纯电动汽车、混合动力汽车。此外,随着技术的逐步改进,它倾向于用电力取代传统燃料作为汽车的动力源。

  对于新能源汽车动力电池组线束的设计和研究,存在各种设计问题和新设计概念。电池组内的线束用作动力电池的电力信号传输。电源的有效输出为、电池功耗有效监控续航里程。在设计过程中,它也面临着设计方案。、排列趋势、 EMC保护和其他设计测试。

  一、线束设计分析

  目前,新能源汽车动力电池组根据先前的设计目标确定电池组中的模块和模块的数量和结构。电池组冷却形式分为风冷和水冷电池组。对于包装中的线束设计,它不同于传统的汽油车线束,有高压线束和低压线束。不同形式电池组的内部线束设计采用不同形式的设计和布局方案。

  1.1电池组高压线束设计

  高压线束主要为新能源汽车提供高压和大功率电源。因此,对于线束的设计和布局尤其重要。主要遵循以下原则:

  1)线束设计:高压线束设计采用双轨系统。由于高压已超过人体安全电压,因此车身不能用作整车的接地点。因此,在封装中的高压线束设计中,直流高压电路必须严格实行双轨系统。封装中的高压线束可分为高压总正负、高压总负极。

  2)高压连接器选择:高压连接器主要负责高压和大电流的连接和传输,负责高压电路的人机安全。因此,高压线束连接器目前使用具有高压电阻、防水等级高、的环形互锁、屏蔽连接等功能。

  3)屏蔽设计:采用屏蔽高压线,屏蔽网覆盖在高压线内。连接器连接时可实现屏蔽连接。考虑到电磁干扰因素,整个高压线束系统完全被屏蔽层覆盖。

  4)高压线路布局:考虑到安全和电磁干扰,高压线路与低压线路分离。

  1.2电池组低压线束设计

  1.2.1根据电池的工作原理和设计结构,内部线束分为:1)BMU(BMS主板)线束:主要功能负责电池状态估计(SOC SOP SOH等)、实行器控制,热管理策略,高压安全、故障诊断和其他BMS主控功能。

  2)LMU(BMS从板)线束:主要功能是负责单元电压,电池温度采集和监控。

  3)HCU(BMS高压板)信息采集线束:高压采集,绝缘监测。

  4)高压继电器线圈控制线束:负责控制高压电路的开关。

  5)电流传感器线束:有霍尔传感器或分流器,主要负责收集电流信息。

  6)PTC控制器:控制PTC进行加热

  7)电磁阀:控制电池组空调管道的开/关。

  8)每个高压连接器的互锁插头:高压回路互锁信号传输。

  上述线束布置与电池组中的高压线束分离,以有效地避免EMC干扰。

  1.2.2电池组中的低压线束固定和扣环选择:

  由于电池组的环境和结构限制,线束固定方法小型化。、易于组装、依靠固定结构的简单结构。

  1.2.3屏蔽设计:

  低压线束负责高压控制单元模块的功能实现和相关信号的传输。在低压线束设计和布局方案中,考虑了高压线束的干扰保护,并且不同的信号源使用不同的低压屏蔽线。

  高频信号:线束为双绞线、屏蔽层由箔层屏蔽。

  低频信号:线束为双绞线、屏蔽层由编织层屏蔽。

  1.2.4屏蔽线的接地形式:

  单点接地:低频信号在单点接地。

  多点接地:高频信号在多个点接地。

  两、高低压线束布局方案

  图1、电池组高度、低压线束布局

  为避免高压线束传输强电流时的电磁干扰,低压线束对控制单元电源和信号传输造成电磁干扰的风险,因此大家的纯电动车动力电池组采用高压线束和低压线束与层并列设计该设计旨在有效避免强电工作造成的干扰。布局如图1所示。

  2.1分级布置:高压线束和低压线束分为上下两级。

  2.1.1分层布线

  在电池组的早期阶段,考虑用于分层布线的电池模块的高压电源和低压信号采集。模块之间的串联连接确保高压连接线(图中红色)位于模块下方,低压信号采集和其他相关的低压控制线(图中的蓝色位于上方)模块层。从分层布线,高压线路有效工作时产生的EMC干扰得到保护。确保电池组中的电源、信号传输稳定。

  2.2平行安排:

  2.2.1所连电池组的内部结构并排排列(如图2所示)

  前端模块的高压配线和BMS主板的低压配线并排布置,以确保高压和低压线束不并置。当高压线束工作时,有效地保护控制器的EMC干扰。

  图2、电池组模块、控制器、线束布局图

  三、高、固定设计的低压线束

  3.1线束电池组扣选择:卡式电缆扎带扣(图3)、卡式螺柱扣(图4)、电缆扎带固定(图5)。

  图3、卡扣式电缆扎带扣

  图4、卡扣式螺柱扣

  图5、电缆扎带固定捆扎带

  3.1.1图3中的系带主要用于高压和低压线束。通过连接、后部的塑料空气管道,风道内部的结构用于通过电缆扎带固定线束。空气管道主体设置有用于线束固定组装的安装孔。

  3.1.2图4卡扣式螺柱扣主要用于前部、后部电池模块下方,镀金底部固定螺柱用于固定线束。

  3.1.3图5扎带固定线束主要用于LMU从板、 HCU信号采集线束固定的后模块上盖。

  四、电池组中高低压线束的设计与分析

  高压线束采用双轨系统设计。前面的、后端模块串联连接。、电池组PTC、风冷风扇、上电维护开关、充电预充电电路连接到主电路。并通过电池组前端的高压连接器为整车提供强劲的电源。高压连接器由插头体屏蔽,增加了高压互锁功能,有效防止高压电流引起的EMC干扰。

  电池组中的低压线束的原理设计与传统车辆的外部车辆线束中使用的线束和线束的原理设计相同。不同之处在于电池组的内部线束主要实行信号收集,并且在电池组中监视相关的传感器组件。目前,使用耐高温电线和屏蔽线、双绞线。所有收集的信息都交换到BMU(如图6所示)供电电源、电池组热管理、电池组内散热、电池充电和放电以及其他相关控制。

  4.1线束配电方案电池组EMC保护

  在整个车辆范围内,首先要确保部件的EMC符合标准要求,并且控制单元通过线束连接连接在一起,并且在配电中采用保护侧。

  电源电路和接地点电路以与图1中相同的方式布置在同一连接器中。

  4.2电池组EMC保护的线束设计

  为了有效地防止由线束过电流引起的电磁干扰问题,线束材料选择一般采用双绞线并将双绞线电路布置在另一线束的最外侧,以高频率信号。可以使用屏蔽双绞线电缆。

  车辆线束中90%的传导发射与电力线有关,因此在评估和设计线束时应注意以下几个方面:

  1)开关电源部分处理,循环控制的设计考虑。

  2)敏感信号通过屏蔽电缆传输,屏蔽层处理360度。

  3)信号线远离高压网络和强干扰源,接地合理紧密耦合。

  4)对滤波器的接地处理“接地”,以减少引线电感。

  5)确保电缆中足够的信号对地比,并做出合理的布置和配置。

  4.3电力线传导暂态免疫保护设计分析

  电源线导通瞬态抗扰度应考虑在新能源汽车高压、低压工作浪涌、脉冲保护设计的初始设计中。

  4.4脉冲干扰保护在打开或关闭电池组中的开关继电器和保险丝期间,由于电弧产生的干扰脉冲,还需要在线束设计开始时考虑的保护。

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