动力电池电气元器件选型报告

纯电动汽车动力电池系统电气选型报告版本信息版本更新信息日期备注V1.0初版2019-11-27目录版本信息................................................................................................................................................................11.基本参数........................................................................................................................................................32.电器件选型说明............................................................................................................................................32.1预充电阻选型................................................................................................................................................32.2预充接触器....................................................................................................................................................42.3总正、总负接触器.........................................................................................................................................53.产品执行的法规和标准要求.........................................................................................................................84.结论...............................................................................................................................................................91.基本参数系统名称项目参数电芯厂家型号50Ah标称电压（V）3.65V工作电压范围（针对项目）V3.0~4.15VPack成组方式（并数+串数）3并108串标称电压（V）394.2V工作电压范围（V）324-448.2V电机额定功率（kW）42KW峰值功率/时间（kW/s）72KW/30s整车X电容电机、DC-DC控制器、压缩机控制器、PTC控制器、车载充电机等X电容之和（μF）420μF蓄电池工作电压范围（V）9~16V回馈电流最大回馈电流及持续时间150A@30s2.电器件选型说明2.1预充电阻选型所需参数：项目参数电池包工作温度范围-20~+55℃电池包工作电压324-448.2V预充电目标电压425.79V（448.2*0.95）预充电时间范围t≤500ms整车电容420μF数据计算：项目计算公式计算结果预充电阻值R设电容初始电压为0，目标预充电压为U，Ut为t时刻电容上的电压值。则，Ut=U*(1-e-t/RC)得出，t=RC*Ln[U/(U-Ut)]，可算出R值范围。预充电目标电压为95%时，t≈3RC。预充时间t≤500ms，反算出R范围。R≤397Ω（所选电阻阻值R=60Ω，则预充时间tp=75.6ms）平均功率预充电阻在预充时间内的平均功率约为：P=（C*U²*1/2）/T，T为脉冲间隔时间或1个脉冲周期。P≈38.1W根据算出的平均功率，结合所选电阻瞬间过载能力，参考环境温度-功率曲线。如果环境温度-功率显示，在电池包工作温度范围内不会产生降额，可直接将平均功率选为预充电阻额定功率；反之，需要根据P/降额系数，来确定额定功率。短路功率对于短路时电池包电压直接加在电阻上的情况，根据U2/R估算，一般要求短路出现时，预充电阻在0.5S内不会出现异常。短路功率可以用来衡量预充电阻瞬时过载功率。P=U2/R=3348W耐冲击次数一次预充产生的能量为：E=1/2CU²E=38.1J此能量可结合预充电阻可承受的能量冲击值，衡量电阻能承受的连续预充电次数。要求连续预充电次数在5次以上。N=348/38.1=9.1次参数匹配说明：项目设计参数要求厂家型号1厂家型号2实际参数实际参数工作温度-20~+55℃-55~+150℃电阻R≤397Ω60Ω平均功率P＞38.1W45W短路功率耐冲击次数连续冲击5次以上≥9次最终选择JEIL-45W60R原因说明2.2预充接触器所需参数：项目参数电池包工作温度-20~+55℃蓄电池供电电压9~16VBMS对线圈的驱动能力＜1A触点动作时间＜50ms电池包电压范围324-448.2V电池包使用寿命8年/20万公里参数计算/要求：项目计算过程及要求结果工作温度要求接触器工作温度范围＞电池包工作正常温度范围-20~+55℃线圈供电电压要求接触器线圈工作电压范围≥蓄电池供电电压范围9~16V线圈驱动电流要求接触器线圈驱动电流＜BMS最大驱动能力＜1A触点动作时间要求触点动作时间＜50ms＜50ms额定工作电压要求接触器额定工作电压范围＞电池包最高电压＞448.2V额定电流要求接触器额定工作电流＞电池包预充回路最大电流＞22.4A机械寿命按照每天使用10-15次计算，质保10年，要求≥55000次≥55000次电寿命要求在额定电流，最大电压情况下，电寿命＞1000次＞1000次短路电流切断次数≥1次≥1次EMC加热与传导均满足GB/T18655第6部分规定的等级3参数匹配说明：项目设计参数要求厂家型号1厂家型号2实际参数实际参数工作温度-20~+55℃-40~+85℃供电电压9~16V12V线圈驱动电流要求＜1A＜1A触点动作时间＜50ms≤10ms额定电流＞4.48A20A工作电压＞448.2V450VDC短路电流切断次数≥1次40A@20min机械寿命≥55000次1000000次电寿命（额定电流）＞1000次20000次@450Vdc/20AEMC最终选择HFE80V-20C/450-12-HTQ2J原因说明2.3总正、总负接触器所需参数：项目参数电池包工作温度-20~+55℃蓄电池电压范围9~16VBMS可提供的线圈驱动电流＜1A触点动作时间＜50ms电池包工作电压324-448.2V电池包额定电流150A电池包峰值电流/时间（S）300A@30s峰值电流频次（可根据NEDC估算）最大回馈电流/时间（S）电池包使用寿命8年/20万公里参数计算/要求：项目计算过程及要求结果工作温度要求接触器工作温度范围＞电池包工作正常温度范围-20~+55℃线圈供电电压要求接触器线圈工作电压范围≥蓄电池供电电压范围9~16V线圈驱动电流要求接触器线圈驱动电流＜BMS驱动能力＜1A触点动作时间要求触点动作时间＜50ms＜50ms额定工作电压要求接触器额定工作电压范围＞电池包最高电压＞448.2V额定电流要求接触器额定工作电流＞电池包额定电流＞150A峰值电流/时间（S）接触器在峰值电流下保持时间＞10倍电池包峰值电流持续时间＞300s@300A最大回馈电流/时间（S）接触器在峰值电流下保持时间＞10倍最大回馈电流持续时间机械寿命按照每天使用30次计算，质保10年，要求≥100,000次≥100,000次电寿命要求在额定电流，最大电压情况下，电寿命＞1000次＞1000次短路电流切断次数≥1次≥1次EMC加热与传导均满足GB/T18655第6部分规定的等级3参数匹配说明：项目设计参数要求厂家型号1厂家型号2实际参数实际参数工作温度-20~+55℃-40~+85℃供电电压9~16V12V线圈驱动电流＜1A＜1A触点动作时间＜50ms≤30ms额定电流＞150A250A工作电压＞448.2V450VDC峰值电流下的保持时间（S）300s@333A350A/8min500A/2min短路电流带载切断次数≥1次8000A@5ms机械寿命≥100,000次200000次电寿命（额定电流）＞1000次1000次EMC最终选择HFE82V-250C/12-HC5原因说明2.4MSD所需参数：项目参数电池包工作温度-20~+55℃电池包工作电压324-448.2V最大短路电流3897A电池包额定电流＞150A电池包峰值电流/时间（S）300A@30s最大回馈电流/时间（S）参数计算/要求：项目计算过程及要求结果额定工作电压要求熔断器额定工作电压＞电池包最高电压＞448.5V分断能力要求熔断器分断能力＞电池包短路电流＞3897A额定电流考虑温升以及散热、安装方式导致的降额，建议选取峰值电流作为熔断器额定电流＞300A最大回馈电流/时间（S）如果最大回馈电流＞峰值电流，建议选取最大回馈电流作为熔断器额定电流机械寿命使用寿命≥50次≥50次耐电压耐电压值≥2U+1000（VDC）≥1778VDC防护等级需满足IP67IP67阻燃等级需满足UL94V0UL94V0机械冲击无1μS瞬断无1μS瞬断参数匹配说明：项目设计参数要求厂家型号1厂家型号2实际参数实际参数工作温度-20~+55℃-40~+70℃分断能力3897A200kA@AC500V/50kA@DC500V（L/R=10~15ms）额定电压448.2V500VDC额定电流＞300A315A熔断器与接触器配合情况机械寿命≥50次≥50次耐电压≥1778VDC3000VDC防护等级IP67IP67/IP6K9K阻燃等级UL94V0UL94V0机械冲击无1μS瞬断无1μS瞬断最终选择安费诺MINIMSDM3153原因说明3.产品执行的法规和标准要求序号标准号标准内容标准类型备注1GB/T1804-2000未注公差的线性和角度尺寸的公差国家标准2GB/T1184-2000形状和位置公差未注公差国家标准3GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）国家标准4Q-BJEV02.61.1-2012零部件电磁兼容性测试第一部分通用测试要求企业标准5Q-BJEV02.75-2012动力电池系统样件测试规范企业标准6Q-BJEV01.22-2013术语定义企业标准7GB/T17626-4：2008电磁兼容实验和测量技术电快速顺变脉冲群抗扰度实验国家标准8GB/T17626-5：2008电磁兼容实验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度实验国家标准9GB/T31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法国家标准10GB/T31467.3-2015电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分：安全性要求与测试方法国家标准11QC/T989-2014电动汽车动力蓄电池箱通用要求行业标准12QC/T625-1999汽车用涂镀层和化学处理层行业标准13GBT19515-2004道路车辆可再利用性和回收利用性计算方法国家标准14GBT26988-2011汽车部件可回收利用性标识国家标准15GBT30512-2014汽车禁用物质要求国家标准16QC-T797汽车塑料件、橡胶件和热塑性弹性体件的材料标识和标记行业标准17QC/T413-2002汽车电气设备基本技术条件行