动力电池设计规范 - 6
1.5 电气系统设计1.5.1 电气系统总体设计要求电动汽车动力电池系统的电气系统主要有以下两大类：低压电气系统和高压电气系统。低压电气系统用于实现BIC 采集模组内外电压、温度参数，主要采用线束和FPC 的方案；以及实现BMS 部件间的供电、通讯、为整车提供充放电控制、高压部件上电控制等，主要采用线束方案。高压电气系统用于实现模组间的串并联连接，主要采用铜排或高压线；以及实现高压系统中电源分配与管理，为整车提供电路过载短路保护、高压采样、保护和监控高压系统的运行，主要电气部件包括继电器、熔断器、电流传感器、预充电阻等。1.5.2 低压电气系统1.5.2.1 接插件设计接插件一种为电线和电缆端头提供快速接通和断开的装置。主要功能是将电线电缆一端的信号或能量传输到另一端，是各类电气、电子系统不可缺少的电子元器件。用于电气、电子设备的电线、电缆与设备之间的电路连接，实现信号及电能（功率）的传输。设计原则：1) 孔位数根据需求回路数设计适当孔位数的接插件，建议额外预留2～3 个孔位数；2) 额定电流根据电路回路电流值设计接插件额定电流值。接插件额定电流值取决于接插件中端子的载流能力，设计时端子的载流能力应大于电路回路电流值；3) 耐电压接插件的耐电压应大于其所在系统的耐电压。主要受端子之间的电气间隙影响；4) 绝缘电阻接插件的绝缘电阻应大于其所在系统的绝缘电阻。主要受端子之间的爬电距离影响；5) 锁止与二次锁止接插件设计时应考虑锁止结构，在一些振动频繁和对连接要求较高的部位应设计带有二次锁止结构的接插件；6) 防错、防误如果在同一部位用到两个或以上同一规格接插件，设计时应考虑用不同颜色或键位的接插件加以区分，避免装配错误；7) 固定接插件设计时应考虑其安装和固定方式，接插件的母端应设计卡扣结构，便于母端固定于电池包内部结构件上；8) 阻燃根据阻燃要求不同，接插件设计时应考虑壳体材料添加阻燃剂。9) 耐腐蚀- 耐化学试剂试验方法及要求按照QC/T 1067.1 要求，并结合实车安装位置选用涉及的试剂进行测试。- 耐盐雾试验方法按GB/T 2423.17 执行，其中应清除试验件表面的油污和灰尘并将试验件插合，（无载荷状态）并进行有效密封处理后放入盐雾试验箱内，进行96 小时连续喷雾的盐雾试验。试验结束后，检测接插件是否满足外观检查的规定:金属防护层腐蚀面积占总面积的30%以下;非金属材料无明显泛白、膨胀、起泡、皱裂及麻坑等缺陷。1.5.2.2 低压线束设计设计流程：线束的设计主要根据BMS电气原理图和电池包3D数模来完成线束3D数模的设计，根据BMS电气原理图和线束3D数模提供的信息完成线路布置，线束尺寸设计，电线选型，接插件选型，接线端子选型，包扎/防护材料选型，扎带选型等，最终完成线束2D图纸，设计流程如图21所示： 设计原则：1) 为完整正确的体现动力电池总成电气系统功能，首先根据BMS 电气原理图和电池总成电气零部件的分布位置，考虑合理的线路走向，设计正确的回路保证电气设备正常工作；2) 线束设计要求线束路径尽可能短，接点尽可能少；3) 线束装配工序一般放在最后，设计时应考虑工序及安装、拆卸操作的方便性；4) 若空间充裕，线束设计应尽可能集成一体，减少线束总成接插件的数量；5) 高、低压线束布置时应保证足够的距离空间。若空间不足应尽量将高压线束和低压；6) 线束布置成十字交叉状；7) 线束尽可能加大弯曲半径、避免尖角、避免摩擦；8) 卡紧点不能离插接件太近，至少保证20mm 距离；9) 尽可能将插接件固定在结构件上；10) 线束附近要有足够的空间预留，保证线束不与其他部件发生干涉。避免线束绝缘层被夹断、磨损或破裂，从而导致电路短路或断路；11) 根据线束所处的工作环境及在电池包内的空间布置，合理选择线束外部包扎/防护；12) 材料和固定方式(耐磨、耐热、防水、防尘及耐振等)。13）接插件的选型及布置需要考虑防呆，防止装配时错接、误接。零部件选型：一套完整的低压线束总成一般包含：电线、接插件、包扎/防护材料、端子、扎带等。1) 电线电线的选型，需根据回路中负载的类型、功率，以及电线所在的工作环境来进行选取；2) 接插件接插件选型见2.5.3.1 接插件设计；3) 包扎/防护材料线束包扎/防护材料的作用主要是耐磨，阻燃，防腐蚀，防止干扰，降低噪声，美化外观等。一般根据电池包内部的工作环境和空间尺寸进行选择。常用包扎/防护材料有：波纹管、PVC 管、胶带、玻璃纤维套管等；4) 端子搭铁线或者单根电线的连接一般采用电线与端子压接，然后端子与连接处进行连接压紧处理。通常选用压接型铜接线端子，该端子型号规格繁多，不同厂家生产的产品规格不尽相同。选型时应参照厂家的技术规格书和GB/T 14315 《电力电缆导体用压接型铜、铝接线端子和连接管》规定；5) 扎带扎带主要的作用是固定线束，防止线束磨损，防止线束因剧烈振动造成线束断裂或是连接处松动、脱落。扎带选型根据线束的布局和线束附近的结构因地制宜，并且要选择合适的扎带固定点。1.5.3 高压电气系统1.5.3.1 高压接口1)外观要求：高压接口外观上应清晰、牢固地标有产品基本信息。标记应符合GB18384-2020 中第5 章的要求。接口易触及的表面应无毛刺、飞边及类似尖锐边缘。应无损伤、变形等缺陷。2)互锁功能：高压接口具有电气互锁功能，功率和信号端子应满足：a）连接时，功率端子先接通，信号端子后接通；b）断开时，信号端子先断开，功率端子后断开。3)连接可靠：高压接口的电缆压接、螺纹连接、焊接等连接位置，应无松脱、断裂等结构缺陷。4)屏蔽要求：高压接口应带有屏蔽层，且屏蔽层应具有两端接地结构。对接端能与对接连接器的屏蔽层接合，线束端能与线束屏蔽层接合。屏蔽层结构的密度不应小于其所占体积的85%，重叠率应不小于20%。对于屏蔽层的功能需要满足如下要求a）转移阻抗小于等于31mΩ/m，屏蔽衰减大于等于70dBb）导体与屏蔽层之间分别通以50Hz、1min的交流600V和直流900V 耐电压试验不击穿。5)环境适应性：高压接口工作环境温度范围为-40℃~+125℃，工作环境相对湿度为5%~95%6)耐电压：高压接口导体与导体之间、导体与外壳之间、导体与屏蔽层之间应能承受50~60Hz（2U+1000）VAC 或等效直流电压（U 为电池包最高电压）1min，无介质击穿或电弧现象，漏电流值不大于5mA7)绝缘电阻：高压接口导体与导体之间、导体与外壳之间、导体与屏蔽层之间，绝缘阻值≥100MΩ。测试方法按照GB 38031 附录B 的方法2 执行。8)温升：高压接口在正常连接时，系统各点温升不应大于55K，无影响产品性能的损伤。9)IP 等级：高压接口应至少满足IP67B 的防护等级，对锁螺栓连接器不做IPXXB 的要求。10)防腐蚀要求：针对不同地理区域盐雾环境差异，建议：a）销售及存储区域在山海关以北的动力电池包，高压接插件至少应满足96h 耐盐雾要求；b）销售及存储区域在山海关以北的动力电池包，高压接插件至少应满足48h 耐盐雾要求；耐盐雾试验方法按GB/T 28046.4-2011 的5.5.1，试验后，高压接口应满足上述6、7、8 的要求。1.5.3.2 高压电缆和铜排1）电阻率：额定工作温度时一定长度的电缆或铜排应满足DV 测试要求的电阻率要求。2）绝缘电阻：导体与绝缘层之间的绝缘电阻应不小于100MΩ。3）绝缘颜色：绝缘的颜色优先采用橙色，其次再选择供需双方同意的其他颜色。4）导体与绝缘层之间应能承受DV 测试要求耐电压试验电压，无介质击穿或电弧现象、漏电流值不大于5mA。1.5.3.3 电气间隙和爬电距离1) 对于直流电路里的绝缘阻值R，除以它的最大工作电压，应不小于500Ω/V，2) REESS 连接端子间的爬电距离：d≥0.25U+5d——被测试验用REESS 的爬电距离，单位为毫米（mm）U— —REESS 两个连接端子间的最大工作电压，单位为伏（V）3) 带电部件与电平台之间的爬电距离：d≥0.125U+5d——带电部件与电平台之间的爬电距离，单位为毫米（mm）U——REESS 两个连接端子间的最大工作电压，单位为伏（V）1.5.3.4 互锁要求按照实际需求选择不做强制要求（未完待续）来源：小明来电
