发布时间：2021-01-19点击：3714
在新能源电池pack中，，，，，， ，我们经�；；；；；峥悸抢猛懦性卣憾Φ缌鞯氖淙牖蚴涑觯�，，，，， ，而铜排的设计根本都是围绕着满足PACK的的能量输入及输出的前期下进行的。。 。。。。。。
在初中物理，，，，，， ，我们就学习过欧姆定律，，，，，， ，从这点来看，，，，，， ，任何的导线在承载电流的时候，，，，，， ，必然面临着导体本身的电阻与电流相互影响导致的温度问题，，，，，， ，温度可能会很高，，，，，， ，几百℃，，，，，， ，但是在这样的高温环境中，，，，，， ，整个系统的绝缘、耐温等设计都能满足需求吗？？ ？？？ ？能够正常工作吗？？ ？？？ ？答应肯定是不行的，，，，，， ，因为系统的所有材料都选用高温材料，，，，，， ，那是不现实的，，，，，， ，即便设计出来了，，，，，， ，也是高成本的，，，，，， ，不符合市场的规律。。 。。。。。。
既然如此，，，，，， ，那么恒行3铜排的设计，，，，，， ，首先要搞定清楚的***个问题是，，，，，， ，整个动力的载流大小。。 。。。。。。在PACK的充放电的参数中，，，，，， ，有两个参数是我们必须考虑的，，，，，， ，***个是持续充放电的***大电流，，，，，， ，第二个参数是充放电的峰值电流大小及持续时间。。 。。。。。。
这个问题显而易见，，，，，， ，我们设计肯定是要满足上诉的功能参数进行设计计算的，，，，，， ，但是不是满足了这两个参数我们就可以放心大胆的说搞定了，，，，，， ，我们还需要进一步思考的是满足这个功能参数下，，，，，， ，周围环境是怎么样的，，，，，， ，相互之间有没有影响。。 。。。。。。
接下来，，，，，， ，举个简单的例子，，，，，， ，为大家进行概念性的介绍。。 。。。。。。
假设恒行3电池包持续充放电的电流***大为200A，，，，，， ，峰值电流为600A,15s。。 。。。。。。
根据GB7251.1表11中的推荐表格，，，，，， ，截面积95mm2，，，，，， ，额定载流为200-225A，，，，，， ，参考这个标准，，，，，， ，铜排的截面积需大于95mm2，，，，，， ，故铜排设计为40*2.5，，，，，， ，即100mm2。。 。。。。。。由额定的电流情况选定的铜排规格，，，，，， ，我们再去验证峰值电流的情况：
根据GB3906-1991，，，，，， ，附录F中公式：S=（I/a）(t/△θ)1/2来确定母线的***小截面。。 。。。。。。S=I/a*√(t/△θ)=600/13*√（15/180）=13.3mm2
I是额定短时耐受电流；；；；；a是材质系数，，，，，， ，铜为 13，，，，，， ，铝为8.5；；；；；
t是额定短路持续时间；；；；；△θ是温升（K）
上诉的计算，，，，，， ，我们可以得出结论，，，，，， ，在额定电流满足的情况下，，，，，， ，峰值电流是完全可以满足要求的。。 。。。。。。
到这一步，，，，，， ，应该是可以结尾了，，，，，， ，这些理论计算，，，，，， ，看上去很充分，，，，，， ，但是还是不踏实，，，，，， ，因为不知道在实际的温度情况是怎么样？？ ？？？ ？是否是我们想要的结果，，，，，， ，不得而知。。 。。。。。。要想知道，，，，，， ，一种是做试验，，，，，， ，另外一种便是仿真。。 。。。。。。下面我们还是进行一个初步的仿真分析。。 。。。。。。
我们把铜排的规格长宽厚，，，，，， ，分别定为250*40*2.5（mm）。。 。。。。。。
由公式R＝ρL/S ，，，，，， ，我们计算铜排的电阻R=1.75×10-8X0.25/（100X10-6）=0.00004375Ω；；；；；由额定电流200A，，，，，， ，计算损耗功率P=I?R=1.75W。。 。。。。。。
利用流体仿真软件，，，，，， ，我们将额定电流下的功率，，，，，， ，输入到仿真软件中，，，，，， ，其中流体为静止封闭的25℃的空气，，，，，， ，我们得到铜排表面的温度约32.55℃，，，，，， ，如下图一；；；；；此外周围的空气受到辐射，，，，，， ，温度将升高，，，，，， ，如下图二。。 。。。。。。通过铜排本身的温度及周围的辐射温度，，，，，， ，我们可以进一步分析周围器件的影响。。 。。。。。。假如在铜排附近安装有对温度敏感的器件，，，，，， ，这个时候我们就得进一步分析其位置是否合适。。 。。。。。。
通过流体的三维仿真后，，，，，， ，再进行一次系统参数仿真，，，，，， ，我们得到下面曲线。。 。。。。。。
从变化的曲线，，，，，， ，和流体分析进行对比，，，，，， ，一个温度是32.55℃，，，，，， ，后一个是37.69℃。。 。。。。。。不同软件间的分析及边界，，，，，， ，可能导致温度有一定的误差，，，，，， ，这个误差我们是可以不考虑的，，，，，， ，因为这个是仿真的结果，，，，，， ，这个结果是需要与试验进行相互对比验证的，，，，，， ，从而达到理论与实际结合，，，，，， ，通过一次试验矫正仿真的模型，，，，，， ，达到后续类似的案例的推广，，，，，， ，从而降低试验成本及周期，，，，，， ，当然其他的经济效益就不多说，，，，，， ，不是本文主要的研究方向。。 。。。。。。
上文讲了额定电流下，，，，，， ，铜排的表面的温度变化，，，，，， ，还没说峰值电流仿真的事情。。 。。。。。。上诉峰值电流的边界条件为600A，，，，，， ，15S，，，，，， ，这个其实不完全，，，，，， ，缺少一个间隔时间，，，，，， ，这个间隔时间与PACK放电的控制参数有关，，，，，， ，我们这里姑且定为1min。。 。。。。。。得到下面的输入边界曲线。。 。。。。。。
在系统参数仿真里面，，，，，， ，我按照这个参数进行设置，，，，，， ，得到如下的铜排表面的温度变化曲线。。 。。。。。。
根据峰值电流冲击得到的铜排表面的温度曲线，，，，，， ，我们知道表面温度变化的大概趋势，，，，，， ，温度平衡的***大温度为59.1℃。。 。。。。。。这个结果与前面峰值电流计算的截面积看上去差距很大。。 。。。。。。那是因为边界输入不一致，，，，，， ，我们实际上峰值电流是在工况里面出现的，，，，，， ，我们更多应该是根据极限工况进行分析设计，，，，，， ，满足峰值及额定电流的情况下，，，，，， ，更多应该是考虑工况下的累积温度的影响。。 。。。。。。
关于铜排的设计分析，，，，，， ，已经到尾端。。 。。。。。。简单说一下，，，，，， ，铜排的设计关于搭接接触电阻已经被忽略，，，，，， ，这个问题还是有点复杂，，，，，， ，后续有机会再分享。。 。。。。。�；；；；；褂校�，，，，， ，***重要的就是，，，，，， ，PACK里面的温度设计分析是很重要的，，，，，， ，长期的高温环境对部分器件及电芯的寿命影响较大，，，，，， ，所以设计对温度的分析应该谨慎。。 。。。。。。
来源：懒人的奋斗你不懂公众号
