Güç pilinin dahili kablo demetinin yerleşim ve tasarım analizi
Son yıllarda, yeni enerji araçlarının artan gelişimiyle birlikte, ülkenin enerji tasarrufu ve emisyon azaltma, yeni enerji kullanımının teşvik edilmesi ve döngüsel bir ekonominin geliştirilmesi çağrılarına aktif olarak yanıt verdik. Otomobil üreticileri, saf elektrikli araçlar ve hibrit araçlar dahil olmak üzere kendi yeni enerji taşıt ürünlerini piyasaya sürdü. Dahası, teknolojinin kademeli olarak gelişmesiyle elektrik, otomobillerin gücü olarak geleneksel yakıtın yerini almaya yöneldi. Yeni enerji araçlarının güç pil paketindeki kablo demetinin tasarımı ve araştırması için çeşitli tasarım sorunları ve yeni tasarım konseptlerinin doğuşu vardır.Pil paketindeki kablo demeti, etkili güç çıkışı elde etmek için güç pilinin sinyal iletimi işlevi görür. Pil paketindeki güç Pil gücü tüketimini ve seyir mesafesini etkili bir şekilde izleyin. Tasarım sürecinde, aynı zamanda tasarım testleri, yerleşim eğilimleri, EMC koruması ve diğer tasarım zorluklarıyla da karşı karşıya kalır.
1. Kablo demeti tasarımının analizi
Şu anda, yeni enerji aracı güç bataryası, ön tasarım hedeflerine göre batarya paketindeki modüllerin ve monomerlerin sayısını ve yapısını belirlemektedir Batarya paketi soğutma modu, hava soğutmalı ve su soğutmalı batarya takımlarına bölünmüştür. Paketteki kablo demeti tasarımı açısından, geleneksel benzinli araç kablo demetinden farklıdır.Yüksek voltajlı kablo demeti ve düşük voltajlı kablo demeti vardır.Farklı biçimlerde akü paketlerinin iç kablo demeti tasarımı, farklı tasarım yöntemleri ve düzen şemalarını benimser.
1.1 Akü paketindeki yüksek voltajlı kablo demetinin tasarımı
Yüksek voltajlı kablo demetleri esas olarak yeni enerji araçları için yüksek voltajlı güç kaynağı sağlar.Bu nedenle, kablo demetlerinin tasarımı ve yerleşimi özellikle önemlidir.Aşağıdaki ilkeler esas olarak izlenir:
1) Kablo demeti yönü tasarımı: Yüksek voltajlı kablo demeti tasarımı, çift yollu bir sistemi benimser.Yüksek voltaj, insan vücudunun güvenlik voltajını aştığından, vücut tüm araç için bir topraklama noktası olarak kullanılamaz.Bu nedenle, paketteki yüksek voltajlı kablo demetinin tasarımı, DC yüksek voltaj devresi için çift hatlı sistemi kesinlikle uygulamalıdır. Paketteki yüksek voltajlı kablo demeti, yüksek voltajlı toplam pozitif ve yüksek voltajlı toplam negatif olarak bölünebilir.
2) Yüksek voltajlı konektörlerin seçimi: Yüksek voltajlı konektörler temel olarak yüksek voltaj ve büyük akım bağlantısı ve iletiminden sorumludur ve yüksek voltaj devrelerinin insan-makine güvenliğinden sorumludur. Bu nedenle, yüksek voltajlı kablo demeti konektörleri şu anda yüksek voltaj direnci, yüksek su geçirmezlik seviyesi, döngü kilitleme ve koruyucu katman bağlantısı gibi işlevleri kullanır.
3) Ekranlama tasarımı: Korumalı yüksek voltaj kabloları kullanın ve ekranlama ağı yüksek voltajlı kabloların içine sarılır. , Koruyucu katman, konektör bağlandığında bağlanır. Elektromanyetik parazit faktörleri hesaba katıldığında, yüksek voltajlı kablo demeti sisteminin tamamı koruyucu tabaka ile kaplıdır.
4) Yüksek gerilim hattı düzeni:
Güvenlik ve elektromanyetik girişim göz önünde bulundurularak, yüksek gerilim hatları ve alçak gerilim kablo demetleri ayrı ayrı düzenlenmiştir.
1.2 Akü paketindeki alçak gerilim kablo demetinin tasarım şeması
1.2.1 Akünün çalışma prensibine ve tasarım yapısına göre, dahili kablo demeti aşağıdakilere ayrılmıştır:
1) BMU (BMS ana kartı) kablo demeti: Ana işlevler, pil durumu tahmininden (SOC SOP SOH, vb.), Aktüatör kontrolünden, termal yönetim stratejisinden, yüksek voltaj güvenliğinden, arıza teşhisinden ve diğer BMS ana kontrol işlevlerinden sorumludur.
2) LMU (BMS bağımlı kartı) kablo demeti: Ana işlev, hücre voltajı, pil sıcaklığı edinimi ve izlenmesinden sorumludur.
3) HCU (BMS yüksek gerilim panosu) bilgi toplama demeti: yüksek gerilim toplama, izolasyon izleme.
4) Yüksek voltaj rölesi bobini kontrol demeti: yüksek voltaj döngüsünün açılıp kapanmasını kontrol etmekten sorumludur.
5) Akım sensörü kablo demeti: Esas olarak mevcut bilgilerin toplanmasından sorumlu olan bir Hall sensörü veya şönt vardır.
6) PTC kontrolörü: ısıtma için kontrol PTC'si
7) Solenoid valf: akü grubu klima boru hattının açılıp kapanmasını kontrol edin.
8) Her bir yüksek voltaj konektörünün kilitleme fişi: yüksek voltaj döngü kilit sinyali iletimi.
Yukarıdaki kablo demeti, EMC parazitini etkin bir şekilde önlemek için pil paketindeki yüksek voltaj kablo demetinden ayrı olarak tasarlanmıştır.
1.2.2 Düşük voltajlı kablo demeti sabitleme ve akü paketinde toka seçimi:
Pil paketindeki ortam ve yapının sınırlandırılması nedeniyle, kablo demeti sabitleme yöntemi minyatürleştirme, kolay montaj ve basit destekleme ve sabitleme yapısını benimser.
1.2.3 Ekranlama tasarımı:
Düşük voltajlı kablo demeti, güç kontrol ünitesi modülünün işlevsel olarak gerçekleştirilmesinden ve ilgili sinyallerin iletilmesinden sorumludur. Düşük voltajlı kablo demeti tasarımında ve düzeninde, yüksek voltaj kablo demetinin parazit koruması dikkate alınır.Farklı sinyal kaynakları, farklı düşük voltaj korumalı kablolar kullanır.
Yüksek frekanslı sinyal: kablo demeti bükümlü çift tel kullanır ve koruyucu katman, folyo tabakası korumasını benimser.
Düşük frekans sinyali: kablo demeti bükümlü çift tel kullanır ve koruyucu katman örgülü katman korumayı benimser.
1.2.4 Blendajlı telin topraklama şekli:
Tek noktalı topraklama: Düşük frekanslı sinyaller için tek noktalı topraklama kullanılır.
Çok noktalı topraklama: Çok noktalı topraklama, yüksek frekanslı sinyaller için kullanılır.
2. Yüksek ve alçak gerilim kablo demeti yerleşim planı
Şekil 1. Pil paketindeki yüksek ve alçak gerilim kablo demeti düzeni
Yüksek voltajlı kablo demeti güçlü akımlar ilettiğinde elektromanyetik paraziti önlemek için, düşük voltajlı kablo demetinden kontrol ünitesi güç kaynağına ve sinyal iletimine elektromanyetik parazit riski ile sonuçlanır, saf elektrikli araç güç pil takımımız hiyerarşik ve paralel yüksek voltaj kablo demeti ve düşük voltaj kablo demetini kullanır. Tasarım şeması, güçlü elektrik işinin neden olduğu paraziti etkili bir şekilde önler. Düzen Şekil 1'de gösterilmiştir.
2.1 Katmanlı düzen: Yüksek voltajlı kablo demeti ve düşük voltajlı kablo demeti, üst ve alt seviyelere ayrılmıştır.
2.1.1 Hiyerarşik kablolama Pil paketinin erken yerleşimi, hiyerarşik kablolama için pil modüllerinin yüksek voltajlı güç kaynağını ve düşük voltajlı sinyal alımını dikkate alır.Modüller arasındaki seri bağlantı, yüksek voltaj bağlantı hattının (şekilde kırmızı) modülün altında olmasını sağlar Düşük voltajlı sinyal alımı ve diğer ilgili düşük voltajlı kontrol kabloları (şekilde mavi) modülün üst katmanındadır. Katmanlı kablolama, yüksek voltajlı hat işletimi sırasında oluşan EMC girişimine karşı etkili bir şekilde koruma sağlar. Pil paketindeki güç kaynağı ve sinyal iletiminin kararlılığını sağlayın.
2.2 Paralel düzenleme formu: 2.2.1 Yön, pil takımının iç yapısına bağlıdır ve paralel olarak düzenlenmiştir (Şekil 2'de gösterildiği gibi).
Ön uç modülünün yüksek voltajlı kabloları ve BMS ana kartının alçak voltajlı kabloları, yüksek ve alçak voltaj kablo demetlerinin paralel olarak çaprazlanmamasını sağlamak için paralel olarak düzenlenmiştir. Yüksek voltajlı kablo demeti çalışırken denetleyicinin EMC parazitini etkili bir şekilde koruyun.
Şekil 2. Pil paketindeki modüllerin, denetleyicilerin ve kablo demetlerinin düzeninin şeması 3. Yüksek ve düşük voltajlı kablo demetlerinin sabitleme tasarımı 3.1 Kablo demeti pil paketindeki tokaların seçimi: geçmeli kablo bağları (Şekil 3), geçmeli Saplama tipi toka (Şekil 4) ve kablo bağı (Şekil 5).
Şekil 3. Klipsli kablo bağlama tokası
Şekil 4. Sıkıştırma çivisi tokası
Şekil 5. Kablo bağlarıyla sabitleme ve bağlama
3.1.1 Şekil 3'teki kablo bağları temel olarak yüksek ve alçak gerilim kablo demetleri için kullanılır Ön ve arka plastik hava kanallarını bağlayarak, kablo demetini sabitlemek için klipsli kablo bağları için hava kanalının içinde bir yapı oluşturulur. Hava kanalı gövdesi, sabitlenecek ve monte edilecek kablo demeti için bir montaj deliği ayırır.
3.1.2 Şekil 4'teki sıkıştırma çivisi tipi toka, esas olarak ön ve arka batarya modüllerinin altında kullanılır ve sac metal alt, kablo demetini bir kablo bağıyla sabitlemek için saplamayı sabitlemek için kaynaklanır.
3.1.3 Şekil 5'teki kablo bağı sabitleme demeti, LMU bağımlı kartını ve HCU sinyal toplama kablo demetini sabitlemek için temel olarak arka uç modülünün üst kapağında kullanılır.
Dördüncüsü, pil paketindeki yüksek ve alçak gerilim kablo demetinin temel tasarım analizi
Yüksek voltajlı kablo demeti, pil paketinin ön ve arka modüllerini seri olarak, pil paketindeki PTC'yi, hava soğutmalı fanı, güç bakım anahtarını ve şarj ve ön şarj devresini ana devreye bağlayan çift yollu bir tasarıma sahiptir. Pil takımının ön ucundaki yüksek voltajlı konektör, araç için yüksek voltajlı güç kaynağı sağlar. Yüksek voltajlı konektörler, geçmeli gövde tarafından korunur ve yüksek voltajlı akımın neden olduğu EMC parazitini etkin bir şekilde korumak için bir yüksek voltaj kilitleme işlevi eklenir.
Akü paketindeki düşük voltajlı kablo demetinin temel tasarımı, geleneksel araç harici kablo demetinde kullanılan teller ve kablo seçimi prensipleriyle aynıdır. Aradaki fark, akü paketinin dahili kablo demetinin esas olarak sinyal toplama işlemini gerçekleştirmesi ve pil takımının ilgili sensör bileşenlerini izlemesidir. Şu anda, yüksek sıcaklığa dayanıklı teller, blendajlı teller, bükümlü çift teller vb. Kullanılmaktadır. Toplanan tüm bilgiler, güç kaynağı, pil paketindeki termal yönetim, paketteki ısı dağılımı, pil şarj etme ve boşaltma ve diğer ilgili kontroller için BMU'ya (Şekil 6'da gösterilmektedir) aktarılır.
Şekil 6. BMU ilke tasarımının şematik diyagramı
4.1 Pil paketindeki kablo demetinin EMC koruması için güç dağıtım planı
Her şeyden önce, parçaların EMC'sinin tüm araç kapsamında standardın gerekliliklerini karşıladığından emin olun ve kontrol ünitelerini kablo demeti bağlantısı ile birbirine bağlayın.Güç dağıtımında benimsenen koruma yöntemi, güç kaynağı devresi ile topraklama noktası devresinin aynı konektörde olmasıdır. Delik düzenlemesini gerçekleştirin.
Şekil 7. Güç dağıtım planı
4.2 Pil paketinde EMC koruması için kablo demeti tasarım şeması
Kablo demetinin aşırı akımının neden olduğu elektromanyetik parazit sorununu etkili bir şekilde önlemek için, kablo demeti malzemesi genellikle bükümlü çift ile seçilir ve bükümlü çift döngü, diğer kablo demetlerinin en dış tarafına yerleştirilir.Yüksek frekanslı sinyaller açısından, , Korumalı bükümlü çift kullanabilirsiniz.
Tüm aracın kablo demetinde iletilen emisyonun% 90'ı güç hattıyla ilgilidir, bu nedenle kablo demetini değerlendirirken ve tasarlarken aşağıdaki hususlara dikkat edilmesi gerekir: 1) Anahtarlama güç kaynağının parçası işlenir ve tasarımda döngü kontrolü dikkate alınır.
2) Hassas sinyaller blendajlı kablolarla iletilir ve ekranlama katmanı 360 derece üst üste biner.
3) Sinyal kablosu, yüksek voltajlı ağdan ve güçlü parazit kaynaklarından uzaktadır ve zemine makul ölçüde sıkı bir şekilde bağlanmıştır.
4) Uç endüktansını azaltmak için filtre "topraklama" topraklama önlemlerinde iyi bir iş yapın.
5) Kabloda yeterli sinyal-toprak oranını sağlayın ve makul düzenlemeler ve yapılandırmalar yapmanız gerekir.
4.3 Güç hattı iletimi geçici bağışıklık korumasının tasarım analizi
Güç hattı iletim geçici bağışıklığı, ilk tasarım aşamasında yüksek voltaj ve düşük voltaj çalışması sırasında yeni enerji aracının dalgalanma ve darbe koruma tasarımını da dikkate almalıdır.
4.4 Darbe girişimine karşı koruma
Anahtar rölesinin ve pil paketindeki sigortanın açılması veya kapanması sırasında, arkın oluşturduğu parazit darbesi nedeniyle, kablo demeti tasarımının ilk aşamasında dikkate alınan koruma da gereklidir.
