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电池短路影响大纯电动车短路保护设计有哪些

时间:2018-12-05    点击量:2

  和老大商量近期的工作重点,短期内能做出点成绩来的,主要是集中在电气系统上面。所以从高压线束、的硬件电路、配电盒还有一些保护策略性的内容开始,我把简单的内容梳理下,然后进一步应用到工作里面。如下图所示,电气系统里面的影响是挺大的,而且很多内容也是

  如之前的表格里面所说的,短路/过流严格意义上是指各个层级(单体、模组、半包和电池整包)超过额定的放电设计出现过多的情况。

  MSD分断半包测试:此项内容,主要考虑一个极端情况,在MSD内系统熔丝不起作用的条件下看整个设计的情况。

  单体短路测试:按照GBT31485的要求为,短路电阻5毫欧,时间10分钟。实际需要根据电池的最小单元连接情况来增加对此情况的模拟。

  1)BMS根据电流检测的情况,来切断接触器,在这种短路带载的情况下,选用的接触器要至少能切断1次

  模块层级,前面也谈过了,主要考虑这种设计,或者采用J-bar来打孔来做,这里重点需要在模组层级考虑这个内容。

  电芯层面设计Fuse:每个Cell的内部设计一个Fuse,在短路瞬间,断开电流回路,起到短路保护的作用。

  1、软包电池利用每个电芯焊接一个Fuse的设计,或者考虑Tab在这种条件下的状态,这个设计过程是挺有趣的设计,考虑载流和过流的情况

  电池单体熔丝:在多电池并联的时候,防止电池内短路时,并联电池电流倒灌所有并联电池外短路 。如前文所述,电池单体熔丝可以做到电池里面、电池Tab上面和电池极柱与母线连上

  整车用电负载熔丝:由于外部的用电负荷比较多,在分解用电部件之后,主熔丝需要放在刀刃上,所以需要给配电部分配置单独的熔丝予以考虑

  正常运行区域(绿色阴影部分):在该电路设计区域内,熔丝允许放电电流通过。正常运行区域必须位于保护器件的时间电流曲线左侧。

  电流异常区域(红色阴影部分),此时熔丝需要动作,断开电池与外部系统的连接,应位于保护设备时间-电流曲线的右侧。

  熔丝设备打开的时间越长,电池在短路阶段释放的能量能量就越多,可能导致设备损坏,甚至引发相关导电部件发热。

  在实际的考虑中,需要把参数进行转化。图4其实还少了一个专用车载熔丝,这个熔丝熔断会和接触器和整包熔丝之间,最主要的工作就是在这几个不同的熔断对时间的曲线里面,我们是通过设计不同的熔丝的规格,然后进行分析、测定。

  这里我们一般是两种做法,在熔丝领域选熔丝和设计熔丝;在BMS里面考虑电流的过流检测和短路保护的策略。现有熔丝的情况是把相关的技术规格,尽量选出来。

  备注:这里主要讲的是不同熔丝的分级策略,单根熔丝的熔断机理和耐久性考虑,我们单独后面讨论。如下图所示,其实是需要考虑在不同脉冲电流下和环境温度下,熔丝的发热和实际的运行情况。

  由于现在的电池系统设计,是需要考虑梯次利用的,所以我们也需要在设计层考虑熔丝的位置和需求。如下图储能系统里面,并联其实在里面还是非常重要的参数。所以这里内生的设计还是非常重要的。

  基于寿命后期的考虑,由于材料特性的差异,重新校核这个熔丝的情况还是非常重要的。所以从整个生命周期的设计考虑到后期,这个参数需要调平。

  小结:熔丝设计需要做大量的实验,还需要和整车的实际工作情况做匹配。如果做不好,要么保护不起作用,要么经常性熔断。

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