动力电池内部线束布置设计分析

动力电池内部线束布置设计分析

范笑语

上海比亚迪有限公司     201600

摘要：本文以动力电池的内部线束布置作为主要研究对象，根据实际工作经验对动力电池FPC及其电池管理系统的设计进行详细分析与论述。目的是为相关从业者的工作提供一定的借鉴与参考，推动我国新能源汽车行业的平稳运行和持续健康发展。

关键词：动力电池；线束布置；具体设计；研究分析

引言：随着国家节能减排与绿色发展理念的产生与落实，新能源汽车近年来得到了迅猛的发展。就目前现有状况来看，动力电池内部线束布置与设计工作是新能源汽车生产的重点环节。因此为了提高该项工作的准确性与稳定性，相关人员应加强对其的进一步管理与控制，尽快实现动力的有效输出。

1动力电池内部线束布置设计方案分析

与传统整车线束不同，动力电池的内部线束布置更具有个性化与多样化色彩，技术人员应根据电池包内部线束的差异来选择不同形式的布置技术与方案，而内部线束又包括动力电池内部的高压线束与低压线束。

对于动力电池内部的高压线束来说，技术人员在对其进行布置和设计时，必须要遵循两方面原则。一方面，由于高压线束的危险性较高，因此技术人员应采用双轨制的方式对其进行布置，并在此过程中注意不要以整个新能源汽车的车身为其搭铁点，这样能在一定程度上避免高压对人体的危害；另一方面，技术人员应选择正确的高压连接器。该装置在动力电池内部高压线束的布置工作中发挥着重要作用，因此应采用防水性强、抗压能力好的高压连接器[1]。

而对于动力电池内部低压线束的布置来说，技术人员首先应根据动力电池的工作原理对低压线束进行有效分类，比如BMU线束、BIC板和板之间的通讯及连线、高压继电器线圈控制线束、温度传感器线束等；其中，BMU主板线束的主要功能包括对电池状态进行分析和简要估算，从而实现对执行器的有效控制和对安全故障的诊断；而BIC板和板之间的通讯及连线主要负责连接与通讯；而温度传感器线束能够对电池包运行中的温度变化情况进行有效采集和监测。

在分类工作结束之后，技术人员应进行屏蔽设计。良好的屏蔽设计能减少高、低压线束对动力电池运行的干扰，为其长时间运行提供相应的保障。高频信号与低频信号在线束选择上均可使用双绞线，但二者在屏蔽层与接地方式的选择与使用上有所差别，高频信号的屏蔽层为箔层屏蔽，采用的是多点接地法，而低频信号的屏蔽层则为编织层屏蔽，采用的接地形式为单点接地法。

2动力电池FPC的有效设计

2.1动力电池的寿命设计

就目前该行业的发展状况来说，如何延长新能源汽车动力电池FPC的使用寿命，并利用其使用寿命长、稳定性较好的特征来增强新能源汽车的可靠性与稳定性，现已成为了我国相关设计人员所关心和亟须解决的主要问题之一。与大型电力机械设备相同，新能源汽车也同样具有较高的系统性和综合性，因此对于一个较为复杂的系统来说，要想在原有基础上提高其动力电池FPC的各方面性能，技术人员就必须根据目标新能源汽车所使用零部件的不同，选择具有针对性的评估方式对其进行有效评估。比如，对于动力电池来说，其循环寿命必须要达到一千次以上，且设计人员应将其容量保持率维持在80%以上[2]。

由于其内部铜箔具有高弹性和弯折性能，再加上聚酰亚胺基地的支撑，动力电池的FPC也具有较高程度的柔性，这种特性能从极大程度上延长FPC的使用寿命。技术人员可以通过实验来明确该FPC是否符合使用标准，比如线性模拟实验、电老化实验等。

2.2信息型与功率型FPC的设计

信息型FPC在新能源汽车动力电池中的作用主要是为电池管理系统（BMS）提供其运行所需的服务。与AVS线束、FFC薄壁线束不同，FPC具有较强的阻燃性与耐温性，这是由于FPC并未使用PIE作为绝缘材料，而是将PI、LCP、PTFE结合起来作为动力电池模组的绝缘材料。其中，PI是一种高分子材料，最重要的组成要素就是酞酰亚胺聚合物；而LCP与PTFE是现阶段5G塑料中性能排名较高的两种材料。

功率型FPC又被称为大电流FPC，新能源汽车能在功率型FPC的作用下获得其运行所需的热功率，而这一目标的实现离不开电加热膜与FPC原有厚铜层的重要推动。具体来说，若该新能源汽车长期在低温环境中运行，其内部电力系统、动力电池等主要部分的性能都会受到低温环境的影响，性能的减弱很可能无法支撑该新能源汽车的平稳运行。因此为了尽可能避免新能源汽车动力电池电容的缩减，技术人员必须及时采取各种方法对动力电池进行加热处理。就目前生产情况来看，以铜箔为导线的FPC型加热膜现已被广泛应用与电池的直流加热中。

2.3动力电池FPC的可靠性研究

提高新能源汽车运行质量的最有效方式之一就是加强对动力电池FPC的可靠性研究，并采取合理的方式对其进行可靠性测试，主要包括化学测试、电学检测以及机械检测三种。对于化学测试来说，技术人员主要采用老化试验的方法对动力电池FPC的阻燃性与环保性进行检测；而电学检验是对其进行过流、耐压与漏电检测；机械检验则是在基础层面对其进行检测，其中包括明确动力电池FPC的粘结强度和焊接强度是否达到相关标准、外形安装尺寸是否符合规范等。

3高压线束的设计原理分析

3.1BMU线束及其主控器的功能设计

电池管理系统的功能性与通用性是影响动力电池正常运行的主要因素之一，因此技术人员应加强对BMS系统中BDU主控器的功能设计。具体来说，技术人员通常会采用双轨制设计法对其内部高压线束进行有效设计，并将接触器、充电预充回路等进行有效连接，使这些零部件能够在电池原理回路中发挥其重要作用。不仅如此，为了降低电磁在电池运行中的干扰，技术人员在实际工作中应根据详细情况选择合理的线束材料。通常情况下，在动力电池的线束布置中，技术人员会将双绞线布置在最外侧区域，并根据新能源汽车在不同电压下的运行情况进行脉冲防护设计。

除此之外，技术人员在对动力电池内部线束进行布置时，还应将工作侧重点放在以下几个方面中。一是在线束设计时对开关电源部分进行环路控制规划；二是要在前期对电池屏蔽层进行相应的搭接处理，对敏感信号区域增设相应的屏蔽线缆传输功能；三是要加强信号线缆与地做紧耦合的有效结合，使信号线缆能够抵抗各类干扰；四是要滤波器进行处理，可以通过接地处理的方式减少引线线束的电感；最后技术人员在此过程中还应对线缆的信地比进行配置加强处理。

3.2BMU在电池管理系统中的设计体现

电气架构是BMS系统设计中的关键和重点，可分为集中式与主从分布式两种。其中，最为常见的电气架构设计方式为主从分布式，这是由于该方法不仅能实现对动力电池的就近布置，还能利用CAN来增强数据信号传输的稳定性，从而为新能源汽车的通信连接扫清障碍。不仅如此，技术人员还应分三路对BMS的电气架构进行通信设计，这三组通信模式分别为主控系统与从控系统的连接、新能源汽车的总控制器与内部电机的连接、整车与内部车载充电器的连接，只有同时完成这三种连接，新能源汽车才能在CAN通信的辅助作用下从真正意义上满足整车通信要求。

除此之外，BMU模块还是BMS系统中的重要组成部分，技术人员在对其进行设计时，应从通行电路设计、绝缘电阻检测设计、高压互锁与部件控制设计、总电压与总电路的整车设计四方面入手[3]。BMU模块不仅能接收相应的网络信号，利用铜线对内部节点进行隔绝处理，还能在不改变动力电池原有绝缘值的基础上，对电压信号进行放大处理，从而实现对动力电池的高精度管控。

结束语：综上所述，我国动力电池内部线束在布置上还存在着诸多问题，这些问题对相关行业的发展带来了极为不利的影响。因此相关技术人员应及时转变传统的工作观念与方式，利用先进技术手段对动力电池的内部线束布置进行再设计，从而为动力电池的正常运行提供相应的技术保障与支撑。

参考文献：

[1]冯治萍.新能源电动汽车的动力电池热管理测试分析[J].专用汽车,2022(12):68-70.

[2]张春光.一种解决测试锂动力电池FPC采集板FUSE熔断的方法[J].蓄电池,2022,59(03):148-150.

[3]张海燕.基于新能源汽车动力电池管理系统的优化设计[J].汽车与新动力,2022,5(02):36-38.