電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

1、高壓箱系列化原理圖講解電動(dòng)汽車電池包系統(tǒng)電氣介紹電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第1頁目錄元器件介紹電氣控制電路圖介紹低壓線束部分介紹總結(jié)及提議電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第2頁 電動(dòng)汽車電池包電氣部分主要有以下幾大類：電池模組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、電氣部件（繼電器、接觸器、保險(xiǎn)、傳感器、預(yù)充電阻等）、高低壓線束和連接器。電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功效為基礎(chǔ)，以安全為第一，可靠性為主，輸出可靠高效電能為整車提供動(dòng)力。電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第3頁1. 接觸器 接觸器是一個(gè)用來頻繁接通或斷開交直流主電路及大容量控制電路自動(dòng)切換電器。它是利用電磁吸力和彈簧反作用配合動(dòng)作而使觸頭閉合或分?jǐn)嘁粋€(gè)電器，還含有低壓釋

2、放保護(hù)功效，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用得相當(dāng)廣泛。 接觸器按其主觸頭經(jīng)過電流種類不一樣，可分為直流接觸器和交流接觸器。一 元器件介紹電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第4頁直流接觸器電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第5頁接觸器選擇普通依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)來選擇接觸器：（1）接觸器類型 交流負(fù)載選交流接觸器，直流負(fù)載選直流接觸器，依據(jù)負(fù)載大小不一樣，選擇不一樣型號(hào)接觸器。（2）接觸器額定電壓 接觸器額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路電壓。（3）接觸器額定電流 接觸器額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載回路額定電流。對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： Ij=1.3Ie 其中： Ij為接觸器主觸點(diǎn)額定電流； Ie為電動(dòng)機(jī)

3、額定電流。 電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第6頁 （4）吸引線圈電壓吸引線圈額定電壓應(yīng)與被控回路電壓一致。 （5）觸點(diǎn)數(shù)量 接觸器主觸點(diǎn)、常開輔助觸點(diǎn)、常閉輔助觸點(diǎn)數(shù)量應(yīng)與主電路和控制電路要求一致。電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第7頁2.1電磁式繼電器 電磁式繼電器是使用最多一個(gè)繼電器，其基本結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理與接觸器大致相同。但繼電器是用于切換小電流控制和保護(hù)電器，其觸點(diǎn)種類和數(shù)量較多，體積較小，動(dòng)作靈敏，無需滅弧裝置。2.繼電器是一個(gè)依據(jù)外界輸入信號(hào)（電量，如電壓、電流；非電量，如時(shí)間、速度、熱量等）來控制電路通、斷自動(dòng)切換電器，其觸點(diǎn)常接在控制電路中。值得注意是，繼電器觸點(diǎn)不能用來接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路

4、，這也是繼電器作用與接觸器作用區(qū)分。電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第8頁（a）圖形、文字符號(hào) （b）中間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖圖111 中間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào) 電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第9頁3熔斷器 熔斷器是一個(gè)用于短路保護(hù)電器，它是由熔體（俗稱保險(xiǎn)絲）和安裝熔體絕緣底座或絕緣管等組成。熔斷器符號(hào)如圖131所表示。 熔體呈片狀或絲狀，用易熔金屬材料如錫、鉛、銅、銀及其合金等制成，熔絲熔點(diǎn)普通在200300。熔斷器使用時(shí)是串接在要保護(hù)電路上，當(dāng)正常工作時(shí)，熔體相當(dāng)于一根導(dǎo)體，允許經(jīng)過一定電流，熔體發(fā)燒溫度低于熔化溫度，所以長久不熔斷；而當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載故障時(shí)，流過熔體電流大于允許正常發(fā)燒電流

5、，使得熔體溫度不停上升，最終超出熔體熔化溫度而熔斷，從而切斷電路，保護(hù)了電路及設(shè)備。熔體熔斷后要更換熔體，電路才能重新接通工作。電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第10頁 熔斷器主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓、熔體額定電流、支持件額定電流、極限分?jǐn)嗄芰Φ龋姳?10所列。慣用熔斷器有瓷插式熔斷器 、螺旋式熔斷器、螺旋式快速熔斷器及有填料封閉管式熔斷器等類型。電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第11頁 圖1-31 熔斷器(a) 瓷插式熔斷器； (b) 無填料封閉管式熔斷器； (c) 螺旋式熔斷器； (d) 有填料封閉管式熔斷器； （e） 電氣符號(hào) 電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第12頁 熔斷器選取: 在照明和電熱電路中選

6、取熔體額定電流應(yīng)等于或略大于保護(hù)設(shè)備額定電流， 而保護(hù)電動(dòng)機(jī)熔體為了預(yù)防在起動(dòng)時(shí)被熔斷，又能在短路時(shí)盡快熔斷， 普通可選取熔體額定電流約等于電動(dòng)機(jī)額定電流（1.52.5）倍。 熔斷器作用短路保護(hù) 熔斷器FU是作為主電路短路保護(hù)用，但達(dá)不到過載保護(hù)目。這是因熔斷器規(guī)格是根據(jù)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流大小作適當(dāng)選擇，其次熔斷器保護(hù)特征分散性很大，即使是同一種規(guī)格熔斷器，其特征曲線也往往很不相同。電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第13頁4.分流器 選型時(shí)在滿足精度同時(shí)，其選取電流大小可與FUSE熔斷電流相靠近。慣用型號(hào)及參數(shù)以下：品牌型號(hào)電流范圍（A）精度備注浙江超光FL-2 20A/75mv-20200.5級(jí)FL-

7、2 50A/75mv-50500.5級(jí)FL-2 100A/75mv-1001000.5級(jí)FL-2 150A/75mv-1501500.5級(jí)FL-2 200A/75mv-2002000.5級(jí)FL-2 300A/75mv-3003000.5級(jí)FL-2 500A/75mv-5005000.5級(jí)電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第14頁5.預(yù)充電電阻預(yù)充電工作原理：通常情況下電機(jī)前端會(huì)有一電容C,為了預(yù)防在繼電器S1接通瞬間出在大電流，所以在高壓柜內(nèi)設(shè)置了預(yù)充電電阻進(jìn)行限流。在繼電器S1閉合之前，閉合預(yù)充電繼電器S3,待電容C上電壓到達(dá)一定電池電壓百分比（通常為80%100%）后，再閉合繼電器S1，斷開S3。

8、自S3閉合后電容上電壓、電流：uc=Us(1-e-t/)，i=( Us * e-t/)/R。其中Us：電池電壓，：時(shí)間常數(shù)RC，t:以閉合S3為起點(diǎn)時(shí)間。當(dāng)電容電壓uc到達(dá)95%時(shí)，(1-e-t/)0.95；計(jì)算得t=3經(jīng)過預(yù)充電電阻上峰值電流為繼電器閉合瞬間電流： Us/R，在選取預(yù)充電電阻時(shí)峰值電流按此選取，峰值電流時(shí)間可按1選取，取符合上述兩個(gè)條件最小電阻、功率預(yù)充電電阻。比如：Us360V，R50，C=3300uF，則1RC50*3300*10-6S0.165S，峰值電流Us/R7.2A。慣用型號(hào)及參數(shù)以下：電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第15頁品牌型號(hào)阻值功率峰值電流峰值電流時(shí)間備注RX

9、G24-100W-50RJ50100100.3后兩項(xiàng)為估算值RXG24-100W-100RJ501005.40.5后兩項(xiàng)為估算值RXG24-200W-50RJ100200110.5后兩項(xiàng)為估算值RXG24-200W-100RJ1002008.60.4后兩項(xiàng)為估算值電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第16頁二 電氣控制電路圖介紹高壓箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，普通包含確定控制方案、選擇電氣元器件和設(shè)計(jì)電氣控制線路。電路圖種類(1) 電氣原理圖 它是指表示該設(shè)備電氣工作原理圖樣，所以反應(yīng)是用圖形符號(hào)和項(xiàng)目代號(hào)表示電路中各電器元件之間連接關(guān)系圖形。電氣原理圖普通繪制標(biāo)準(zhǔn)是指電器未通電時(shí)狀態(tài)，機(jī)械開關(guān)置于循環(huán)開始前狀態(tài)；

10、圖形上主電路、控制電路和信號(hào)電路能夠分開繪出；圖形中動(dòng)力部分電源電路繪成水平線，受電動(dòng)力裝置(如電動(dòng)機(jī))及其保護(hù)電器支路普通垂直電源電路畫出。原理圖應(yīng)將其圖幅分區(qū)，并標(biāo)明該區(qū)電路用途與作用；在繼電器、接觸器線圈下方可列有觸點(diǎn)表以說明線圈和觸點(diǎn)隸屬關(guān)系。 電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第17頁電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第18頁1、原理圖介紹：經(jīng)典高壓箱原理圖 經(jīng)典高壓箱配置：總正總負(fù)接觸器，預(yù)充接觸加預(yù)充電阻，配置電流傳感器、電壓傳感器和保險(xiǎn)；詳細(xì)項(xiàng)目可依據(jù)需求進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第19頁 因S1、S2、S4在動(dòng)作時(shí)線圈電流較大通常不能直接由BMS驅(qū)動(dòng)，可經(jīng)過中間車載繼電器進(jìn)驅(qū)

11、動(dòng)。驅(qū)動(dòng)原理以下：電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第20頁混動(dòng)客車高壓原理圖電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第21頁電動(dòng)汽車電氣原理圖電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第22頁2、電器位置圖 (電器布置圖) 它是表示電氣控制系統(tǒng)中各電器元件實(shí)際安裝位置圖樣。在圖中應(yīng)詳細(xì)繪制出電氣設(shè)備零件安裝位置，圖中各電器代號(hào)應(yīng)與電原理圖、安裝接線圖及電器元件朋細(xì)表中代號(hào)相同。在位置圖中應(yīng)為以后修改留有余地，普通留有 10備用面積及導(dǎo)管線(槽)位置。圖中普通不需要注明尺寸。 電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第23頁電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第24頁3、電氣安裝接線圖 它是按電氣原理圖及各電氣元件安裝位置來繪制。電氣接線圖是安裝電氣設(shè)備

12、或檢驗(yàn)線路故障依據(jù)。 在電氣安裝圖里要表示出各電氣元器件相對(duì)位置及各元器件之間相互接線關(guān)系。所以接線圖中各電氣元器件相對(duì)位置與電器位置圖中位置一致，而且與電氣原理圖不一樣是同一個(gè)電器元件必須畫在一起，而且各電氣元器件文字符號(hào)與原理圖一致。電氣安裝圖中對(duì)外部接線應(yīng)經(jīng)過端子板進(jìn)行，并注明外部接線去向。 電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第25頁電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第26頁三 低壓線束部分 電壓線束部分包含:電池系統(tǒng)電壓采樣線束、溫度采集線束、電流電壓采集線束、控制線束和通訊線束等。 線束接插件選型： 接插件是線束關(guān)鍵部件，接插件性能直接決定線束整體性能，而且對(duì)全車電器穩(wěn)定性、安全性起著決定性作用。接

13、插件選取要確保與電器件接觸良好，是接觸電阻降到最低，為提升可靠性，優(yōu)先選取雙彈簧式壓緊結(jié)構(gòu)接插件。 線束選型：慣用導(dǎo)線通常使用多股絞合銅導(dǎo)線，聚緣皮為PVC絕緣材料。線束用導(dǎo)線要有耐溫、耐油、耐磨、防水、防腐蝕、抗氧化、阻燃等特征。汽車慣用導(dǎo)線種類有日標(biāo)（AVSS）、國家標(biāo)準(zhǔn)（QVR）、德標(biāo)（FLRY）、美標(biāo)等幾大系列。 線束包扎：線束外包扎起到耐磨、阻燃防腐蝕、預(yù)防干擾、降低噪聲、美觀等作用，普通依據(jù)工作環(huán)境和空間大小制訂包扎方案。 電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第27頁采取結(jié)節(jié)連結(jié)電壓采集線束電動(dòng)汽車電池包電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第28頁總結(jié)與提議電氣設(shè)計(jì)主要注意事項(xiàng)：1）各高壓部件應(yīng)確保不工作不帶電，杜絕