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如何突破純電動電池短路難點及保護設計方案解析
閱讀：3348 發(fā)布時間：2017-9-29我們經常發(fā)現(xiàn)在電動車用的過久的時候總是會出現(xiàn)過電池短路問題，而且短路帶來的問題貌似還不小。那我們將如何避免或者直接杜絕這種現(xiàn)象的出現(xiàn)呢？現(xiàn)在小編就來為你分享一篇如何突破純電動電池短路難點及保護設計方案解析方案吧。
單體測試：按照GBT31485的要求為，短路電阻《5毫歐，時間10分鐘。實際需要根據的zui小單元連接情況來增加對此情況的模擬。
如之前的表格里面所說的，短路/過流嚴格意義上是指各個層級（單體、模組、半包和電池整包）超過額定的放電設計出現(xiàn)過多的情況。
各個層級的短路要求
電池系統(tǒng)短路測試： 按照GBT31476.3，短路電阻《20毫歐，短路10分鐘。
MSD分斷半包測試：此項內容，主要考慮一個情況，在MSD內系統(tǒng)熔絲不起作用的條件下看整個設計的情況。
模組的短路測試：按照GBT31485的要求為，短路電阻《5毫歐，時間10分鐘。
單體短路測試：按照GBT31485的要求為，短路電阻《5毫歐，時間10分鐘。實際需要根據電池的zui小單元連接情況來增加對此情況的模擬。
現(xiàn)有國內外標準和未來GB此項功能試驗內容分配
不同層級有不同的做法：
1）BMS根據電流檢測的情況，來切斷接觸器，在這種短路帶載的情況下，選用的接觸器要至少能切斷1次
2）MSD里面的熔絲，需要仔細考慮這種情況
以上層級在Pack層級大家做的比較多
模塊層級，前面也談過了，主要考慮這種設計，或者采用J-bar來打孔來做，這里重點需要在模組層級考慮這個內容。
實際的半包的短路效果很直接的
電芯層面設計Fuse：每個Cell的內部設計一個Fuse，在短路瞬間，斷開電流回路，起到短路保護的作用。
1、軟包電池利用每個電芯焊接一個Fuse的設計，或者考慮Tab在這種條件下的狀態(tài)，這個設計過程是挺有趣的設計，考慮載流和過流的情況
在前面提及短路保護法規(guī)和實驗要求與設計概念以后，我們需要進行設計值和實驗的確認。
1）熔絲的分層細化
分級熔斷防護主要是把整個電池包的短路分為四層
電池單體熔絲：在多電池并聯(lián)的時候，防止電池內短路時，并聯(lián)電池電流倒灌所有并聯(lián)電池外短路 。如前文所述，電池單體熔絲可以做到電池里面、電池Tab上面和電池極柱與母線連上
電池模組熔絲：這一層主要是防止模組級別的短路，現(xiàn)在挺多公司予以省略了。
電池系統(tǒng)熔絲：一般也稱為Half Pack熔絲，防止電池系統(tǒng)外部短路的目的
整車用電負載熔絲：由于外部的用電負荷比較多，在分解用電部件之后，主熔絲需要放在刀刃上，所以需要給配電部分配置單獨的熔絲予以考慮
2）熔絲設計考慮-熔絲考慮
保護設備的時間-電流曲線需要考慮兩部分，
正常運行區(qū)域（綠色陰影部分）：在該電路設計區(qū)域內，熔絲允許放電電流通過。正常運行區(qū)域必須位于保護器件的時間電流曲線左側。
電流異常區(qū)域（紅色陰影部分），此時熔絲需要動作，斷開電池與外部系統(tǒng)的連接，應位于保護設備時間-電流曲線的右側。
短路時間持續(xù)時間應大約為幾十毫秒，確保電池盡快與故障隔離。
熔絲設備打開的時間越長，電池在短路階段釋放的能量能量就越多，可能導致設備損壞，甚至引發(fā)相關導電部件發(fā)熱。
短路電流隨電池狀態(tài)的不同而不同，在不同SOC和EOL狀態(tài)下，在設計中需要考慮這個。
3 短路設計考慮
在實際的考慮中，需要把參數(shù)進行轉化。圖4其實還少了一個車載熔絲，這個熔絲熔斷會和接觸器和整包熔絲之間，zui主要的工作就是在這幾個不同的熔斷對時間的曲線里面，我們是通過設計不同的熔絲的規(guī)格，然后進行分析、測定。
4 多層級保護描述
在這幾個不同的熔斷對時間的曲線里面，我們是通過設計不同的熔絲的規(guī)格，然后進行分析、測定。
5 多層級時間熔斷分解
這里我們一般是兩種做法，在熔絲領域選熔絲和設計熔絲;在BMS里面考慮電流的過流檢測和短路保護的策略。現(xiàn)有熔絲的情況是把相關的技術規(guī)格，盡量選出來。
備注：這里主要講的是不同熔絲的分級策略，單根熔絲的熔斷機理和耐久性考慮，我們單獨后面討論。其實是需要考慮在不同脈沖電流下和環(huán)境溫度下，熔絲的發(fā)熱和實際的運行情況。
6 主熔絲里層熔斷的
自主設計的時候，就需要考慮多種因素。這塊我們后面單獨展開。
3）利用考慮
由于現(xiàn)在的電池系統(tǒng)設計，是需要考慮梯次利用的，所以我們也需要在設計層考慮熔絲的位置和需求。如下圖儲能系統(tǒng)里面，并聯(lián)其實在里面還是非常重要的參數(shù)。所以這里內生的設計還是非常重要的。
小結：熔絲設計需要做大量的實驗，還需要和整車的實際工作情況做匹配。如果做不好，要么保護不起作用，要么經常性熔斷。