电动汽车电池包电气设计简介

高压箱系列化原理图讲解目录元器件介绍电气控制电路图介绍低压线束部分介绍总结及建议电动汽车电池包的电气部分主要有以下几大类：电池模组、电池管理系统（BMS）、电气部件（继电器、接触器、保险、传感器、预充电阻等）、高低压线束和连接器。电气系统设计实现功能为基础，以安全为第一，可靠性为主，输出可靠高效的电能为整车提供动力。1.接触器接触器是一种用来频繁接通或断开交直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。它是利用电磁吸力和弹簧反作用配合动作而使触头闭合或分断的一种电器，还具有低压释放保护的功能，并能实现远距离控制，在自动控制系统中应用得相当广泛。接触器按其主触头通过电流的种类不同，可分为直流接触器和交流接触器。一元器件介绍•直流接触器接触器的选择一般根据以下原则来选择接触器：（1）接触器类型交流负载选交流接触器，直流负载选直流接触器，根据负载大小不同，选择不同型号的接触器。（2）接触器额定电压接触器的额定电压应大于或等于负载回路电压。（3）接触器额定电流接触器的额定电流应大于或等于负载回路的额定电流。对于电动机负载，可按下面的经验公式计算：Ij=1.3Ie其中：Ij为接触器主触点的额定电流；Ie为电动机的额定电流。（4）吸引线圈的电压吸引线圈的额定电压应与被控回路电压一致。（5）触点数量接触器的主触点、常开辅助触点、常闭辅助触点数量应与主电路和控制电路的要求一致。2.1电磁式继电器电磁式继电器是使用最多的一种继电器，其基本结构和动作原理与接触器大致相同。但继电器是用于切换小电流的控制和保护电器，其触点种类和数量较多，体积较小，动作灵敏，无需灭弧装置。2.继电器是一种根据外界输入的信号（电量，如电压、电流；非电量，如时间、速度、热量等）来控制电路的通、断的自动切换电器，其触点常接在控制电路中。值得注意的是，继电器的触点不能用来接通和分断负载电路，这也是继电器的作用与接触器的作用的区别。（a）图形、文字符号（b）中间继电器的结构示意图图1－11中间继电器的结构示意图和符号3熔断器熔断器是一种用于短路保护的电器，它是由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的绝缘底座或绝缘管等组成。熔断器的符号如图1－31所示。熔体呈片状或丝状，用易熔金属材料如锡、铅、铜、银及其合金等制成，熔丝的熔点一般在200～300℃。熔断器使用时是串接在要保护的电路上，当正常工作时，熔体相当于一根导体，允许通过一定的电流，熔体的发热温度低于熔化温度，因此长期不熔断；而当电路发生短路或严重过载故障时，流过熔体的电流大于允许的正常发热的电流，使得熔体的温度不断上升，最终超过熔体的熔化温度而熔断，从而切断电路，保护了电路及设备。熔体熔断后要更换熔体，电路才能重新接通工作。熔断器的主要技术参数有：额定电压、熔体的额定电流、支持件的额定电流、极限分断能力等，见表1－10所列。常用的熔断器有瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、螺旋式快速熔断器及有填料封闭管式熔断器等类型。触刀指示器盖板载熔体填料熔管熔体(b)(a)(c)(d)(e)FU图1-31熔断器(a)瓷插式熔断器；(b)无填料封闭管式熔断器；(c)螺旋式熔断器；(d)有填料封闭管式熔断器；（e）电气符号熔断器的选用:在照明和电热电路中选用的熔体额定电流应等于或略大于保护设备的额定电流，而保护电动机的熔体为了防止在起动时被熔断，又能在短路时尽快熔断，一般可选用熔体的额定电流约等于电动机额定电流的（1.5～2.5）倍。熔断器的作用①短路保护熔断器FU是作为主电路短路保护用的，但达不到过载保护的目的。这是因熔断器的规格是根据电动机的启动电流大小作适当选择的，另一方面熔断器的保护特性分散性很大，即使是同一种规格的熔断器，其特性曲线也往往很不相同。4.分流器选型时在满足精度的同时，其选用电流的大小可与FUSE熔断电流相接近。常用型号及参数如下：品牌型号电流范围（A）精度备注浙江超光FL-220A/75mv-20~200.5级FL-250A/75mv-50~500.5级FL-2100A/75mv-100~1000.5级FL-2150A/75mv-150~1500.5级FL-2200A/75mv-200~2000.5级FL-2300A/75mv-300~3000.5级FL-2500A/75mv-500~5000.5级5.预充电电阻预充电工作原理：通常情况下电机前端会有一电容C,为了防止在继电器S1接通瞬间出在大电流，因此在高压柜内设置了预充电电阻进行限流。在继电器S1闭合之前，闭合预充电继电器S3,待电容C上的电压达到一定电池电压比例（通常为80%~100%）后，再闭合继电器S1，断开S3。自S3闭合后电容上电压、电流：uc=Us(1-e-t/τ)，i=(Us*e-t/τ)/R。其中Us：电池电压，τ：时间常数＝RC，t:以闭合S3为起点的时间。当电容电压uc达到95%时，(1-e-t/τ)＝0.95；计算得t=3τ经过预充电电阻上的峰值电流为继电器闭合瞬间电流：Us/R，在选用预充电电阻时峰值电流按此选取，峰值电流时间可按1τ选取，取符合上述两个条件的最小电阻、功率的预充电电阻。例如：Us＝360V，R＝50Ω，C=3300uF，则1τ＝RC＝50*3300*10-6S＝0.165S，峰值电流＝Us/R＝7.2A。常用型号及参数如下：品牌型号阻值功率峰值电流峰值电流时间备注RXG24-100W-50RJ50100100.3后两项为估算值RXG24-100W-100RJ501005.40.5后两项为估算值RXG24-200W-50RJ100200110.5后两项为估算值RXG24-200W-100RJ1002008.60.4后两项为估算值二电气控制电路图介绍高压箱控制系统的设计，一般包括确定控制方案、选择电气元器件和设计电气控制线路。电路图的种类(1)电气原理图它是指表示该设备电气工作原理的图样，所以反映的是用图形符号和项目代号表示的电路中各电器元件之间连接关系的图形。电气原理图一般绘制原则是指电器未通电时的状态，机械开关置于循环开始前的状态；图形上主电路、控制电路和信号电路可以分开绘出；图形中动力部分的电源电路绘成水平线，受电的动力装置(如电动机)及其保护电器支路一般垂直电源电路画出。原理图应将其图幅分区，并标明该区电路的用途与作用；在继电器、接触器线圈下方可列有触点表以说明线圈和触点的从属关系。MS2S3S1FUSE分流器CRS4R接充电机1、原理图介绍：典型高压箱原理图典型高压箱配置：总正总负接触器，预充接触加预充电阻，配备电流传感器、电压传感器和保险；具体项目可根据需求进行针对性设计。BMS信号SCMA31-C24V-因S1、S2、S4在动作时线圈电流较大通常不能直接由BMS驱动，可通过中间的车载继电器进驱动。驱动原理如下：混动客车高压原理图电动汽车电气原理图2、电器位置图(电器布置图)它是表示电气控制系统中各电器元件的实际安装位置的图样。在图中应详细绘制出电气设备零件安装位置，图中各电器代号应与电原理图、安装接线图及电器元件朋细表中代号相同。在位置图中应为以后修改留有余地，一般留有10％的备用面积及导管线(槽)的位置。图中一般不需要注明尺寸。3、电气安装接线图它是按电气原理图及各电气元件安装的位置来绘制的。电气接线图是安装电气设备或检查线路故障的依据。在电气安装图里要表示出各电气元器件的相对位置及各元器件之间的相互接线关系。所以接线图中各电气元器件的相对位置与电器位置图中的位置一致，并且与电气原理图不同的是同一个电器的元件必须画在一起，而且各电气元器件的文字符号与原理图一致。电气安装图中对外部的接线应通过端子板进行，并注明外部接线的去向。三低压线束部分电压线束部分包括:电池系统电压采样线束、温度采集线束、电流电压采集线束、控制线束和通讯线束等。线束接插件选型：接插件是线束的核心部件，接插件的性能直接决定线束整体的性能，而且对全车的电器稳定性、安全性起着决定性作用。接插件选取要保证与电器件接触良好，是接触电阻降到最低，为提高可靠性，优先选用双弹簧式压紧结构的接插件。线束选型：常用的导线通常使用多股绞合铜导线，聚缘皮为PVC绝缘材料。线束用导线要有耐温、耐油、耐磨、防水、防腐蚀、抗氧化、阻燃等特性。汽车常用的导线种类有日标（AVSS）、国标（QVR）、德标（FLRY）、美标等几大系列。线束包扎：线束外包扎起到耐磨、阻燃防腐蚀、防止干扰、降低噪声、美观等作用，一般根据工作环境和空间大小制定包扎方案。采用结节连结的电压采集线束总结与建议电气设计主要注意事项：1）各高压部件应确保不工作不带电，杜绝人员触电的风险；2）各高压部件的保险丝盒应当与动力电池系统隔离，尽量放置在操作方便易于更换的位置，避免保险丝更换对电池包防护等级的影响；3）工作步调相近，功率相近的部件尽量共用一套接触器和熔断器，减少接触器熔断器数量，以最简单可靠的电路设计完成功能的实现，减少故障率；4）尽量减少动力电池系统电气接口的数量，以面对防护等级造成不良影响。谢谢大家!