动力电池电气系统安全设计(三)低压连接器设计

电池包低压连接器,主要分为对外整车通信连接器、BMS(主控、从控)连接器、BDU连接器、CCS连接器、液冷管路温度传感器等低压连接器

动力电池电气系统安全设计(三)低压连接器设计


一、对外整车通信连接器

1、功能:

电池包对外通信接口是电池包内的电池管理模块(BMU)与整车控制器(VCU)、车载充电机(OBC)等设备进行通信的接口。

BMU实时监控电池包的总电流,总电压,电芯电压、温度,电池包荷电状态SOC(StateofCharge)及健康状态SOH(StateofHealth),并通过电池包对外通信接口与VCU、OBC进行信息同步,同时根据VCU、OBC的指令执行充放电动作。

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2、连接器设计需求:

安装及连接方式:

电池包对外通信连接器采用面板装嵌方式安装于电池包外壳,采用线对线配对方式。

防尘防水要求:

电池包安装于车辆底盘,工作环境较为恶劣,连接器须达到IP67、IPX9K防护等级。

3、针位需求:

电池包对外通信接共需要16~20位信号针及4位电源针(12V,5AMax)。

整车供电(2路)、高速CAN1(3位)、快充高速CAN2(3位)、标定CAN(可选项,2位);

唤醒信号(1位)、碰撞信号(1位)、高压互锁信号(2位);

充电连接/控制确认信号(2位)、充电桩供电(2位)、快充插座温感(4位)等。

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二、BMS(主控、从控)连接器

1、电池管理主控制器(BMU

BMU是电池包的核心控制单元。

对内,它通过CAN总线或菊花链与从控制器通信(或与电芯采样电路直接相连),实时监控电芯电压及模组温度;向断路器输出继电器开关信号,控制电池包充放电状态;监控电池包总电压、总电流及绝缘状态。

对外,BMU与VCU、OBC进行信息交互,并接收VCU、OBC对电池包的充放电指令。

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针位需求:

对内通信16~24位;对外通信18~24位。

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2、电池管理从控制器通信连接器

CMC应用于分布式电池管理系统中,它通过电芯采样FPC实时采集电芯电压及温度,并将电压及温度信息转换为数字信号后通过CAN总线或菊花链通信协议传输至电池管理系统主控制器。

针位需求:

3~8位

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三、BDU连接器

电池包断路器中集成多个继电器及电流传感器。电池管理系统主控制器通过开关信号控制继电器闭合状态,实现电池包充放电状态的转换;同时主控制器读取电流传感器信号,监控充放电电流。

信号针位需求:

10~12位,其中:继电器控制:6~8位;电流传感器:4位。

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四、CCS连接器

在电池包中,多个单体电芯通过特定的串并联方式组成电池模组。电芯监控电路对单体电芯的电压及温度进行实时采样和监控。电池管理系统根据监控数据切换电池包的工作状态,并对电芯进行寿命均衡控制。

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信号针位需求: 

12通道监控芯片:24位 ;18通道监控芯片:32位,与从控连接器相配对。

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五、其它连接器

高压采样输入输出、液冷管路温度、防热失控压力等传感器采用相应配对连接器即可。

六、连接器选型

主要参考以下几点:

工作温度,-40℃~85℃,满足整包要求;

工作电流:额定工作电流、峰值电流能力均需满足整包低压电流要求;

工作电压要求:工作电压需满足低压系统最高工作电压;

防错要求:相近连接器需进行防错防呆设计;

接合力和分离力要求:

连接器(无助力装置)的接合力和分离力应小于或等于75N或由供需双方商定。

插拔次数:

电气插拔次数要求,在生命周期内满足规定的插拔次数,且电气性能无影响;

电池包对外连接器:经50次插拔循环及热老化试验后,满足IP67及IP6K9K的要求。

高压互锁:根据整包要求确认是否需要此功能。

绝缘电阻:相邻端子之间绝缘电阻至少为100MΩ。

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