電動汽車電池包的電氣部分主要有以下幾大類：電池模組、電池管理系統(tǒng)（BMS） ,、電氣部件（繼電器,、接觸器,、保險,、傳感器、預(yù)充電阻等）,、高低壓線束和連接器,。電氣系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)功能為基礎(chǔ)，以安全為第一,，可靠性為主,，輸出可靠高效的電能為整車提供動力。以下將從元器件,、電氣控制電路圖,、低壓線束部分、總結(jié)及建議等幾方面進(jìn)行介紹,。

一、元器件

1. 接觸器

接觸器是一種用來頻繁接通或斷開交直流主電路及大容量控制電路的自動切換電器,。它是利用電磁吸力和彈簧反作用配合動作而使觸頭閉合或分?jǐn)嗟囊环N電器,，還具有低壓釋放保護(hù)的功能，并能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制,，在自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用得相當(dāng)廣泛,。接觸器按其主觸頭通過電流的種類不同,，可分為直流接觸器和交流接觸器。

接觸器的選擇

一般根據(jù)以下原則來選擇接觸器：

（1）接觸器類型

交流負(fù)載選交流接觸器,，直流負(fù)載選直流接觸器,，根據(jù)負(fù)載大小不同，選擇不同型號的接觸器,。

（2）接觸器額定電壓

接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路電壓,。

（3）接觸器額定電流

接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電流。對于電動機負(fù)載,，可按下面的經(jīng)驗公式計算：

（4）吸引線圈的電壓

吸引線圈的額定電壓應(yīng)與被控回路電壓一致,。

（5）觸點數(shù)量

接觸器的主觸點、常開輔助觸點,、常閉輔助觸點數(shù)量應(yīng)與主電路和控制電路的要求一致,。

2.繼電器

繼電器是一種根據(jù)外界輸入的信號（電量，如電壓,、電流,；非電量，如時間,、速度,、熱量等）來控制電路的通、斷的自動切換電器,，其觸點常接在控制電路中,。值得注意的是，繼電器的觸點不能用來接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路,，這也是繼電器的作用與接觸器的作用的區(qū)別,。

2.1電磁式繼電器

電磁式繼電器是使用最多的一種繼電器，其基本結(jié)構(gòu)和動作原理與接觸器大致相同,。但繼電器是用于切換小電流的控制和保護(hù)電器,，其觸點種類和數(shù)量較多，體積較小,，動作靈敏,，無需滅弧裝置。

（a）圖形,、文字符號 （b）中間繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖

中間繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號

3.熔斷器

熔斷器是一種用于短路保護(hù)的電器,，它是由熔體（俗稱保險絲）和安裝熔體的絕緣底座或絕緣管等組成。熔斷器的符號如圖所示,。

熔斷器

(a)瓷插式熔斷器,；(b) 無填料封閉管式熔斷器；(c) 螺旋式熔斷器,；(d)有填料封閉管式熔斷器,；（e） 電氣符號

熔體呈片狀或絲狀,，用易熔金屬材料如錫、鉛,、銅,、銀及其合金等制成，熔絲的熔點一般在200～300℃,。熔斷器使用時是串接在要保護(hù)的電路上,，當(dāng)正常工作時，熔體相當(dāng)于一根導(dǎo)體,，允許通過一定的電流,，熔體的發(fā)熱溫度低于熔化溫度，因此長期不熔斷,；而當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載故障時,，流過熔體的電流大于允許的正常發(fā)熱的電流，使得熔體的溫度不斷上升,，最終超過熔體的熔化溫度而熔斷,，從而切斷電路，保護(hù)了電路及設(shè)備,。熔體熔斷后要更換熔體,，電路才能重新接通工作。

熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓,、熔體的額定電流,、支持件的額定電流、極限分?jǐn)嗄芰Φ?，見?－10所列,。

常用的熔斷器有瓷插式熔斷器、螺旋式熔斷器,、螺旋式快速熔斷器及有填料封閉管式熔斷器等類型,。

熔斷器的選用:

在照明和電熱電路中選用的熔體額定電流應(yīng)等于或略大于保護(hù)設(shè)備的額定電流，而保護(hù)電動機的熔體為了防止在起動時被熔斷,，又能在短路時盡快熔斷,， 一般可選用熔體的額定電流約等于電動機額定電流的（1.5～2.5）倍。

熔斷器的作用

①短路保護(hù) 熔斷器FU是作為主電路短路保護(hù)用的,，但達(dá)不到過載保護(hù)的目的,。這是因熔斷器的規(guī)格是根據(jù)電動機的啟動電流大小作適當(dāng)選擇的，另一方面熔斷器的保護(hù)特性分散性很大,，即使是同一種規(guī)格的熔斷器,，其特性曲線也往往很不相同。

4.分流器

選型時在滿足精度的同時,，其選用電流的大小可與FUSE熔斷電流相接近,。

常用型號及參數(shù)如下：

5.預(yù)充電電阻

預(yù)充電工作原理：

通常情況下電機前端會有一電容C,為了防止在繼電器S1接通瞬間出在大電流，因此在高壓柜內(nèi)設(shè)置了預(yù)充電電阻進(jìn)行限流,。在繼電器S1閉合之前,，閉合預(yù)充電繼電器S3,待電容C上的電壓達(dá)到一定電池電壓比例（通常為80%~100%）后，再閉合繼電器S1,，斷開S3,。

自S3閉合后電容上電壓、電流：

其中Us：電池電壓,，τ：時間常數(shù)＝RC,，t:以閉合S3為起點的時間。

當(dāng)電容電壓uc達(dá)到95%時,，

計算得t=3τ.

經(jīng)過預(yù)充電電阻上的峰值電流為繼電器閉合瞬間電流： Us/R,，在選用預(yù)充電電阻時峰值電流按此選取，峰值電流時間可按1τ選取,，取符合上述兩個條件的最小電阻,、功率的預(yù)充電電阻。例如：Us＝360V,，R＝50Ω,，C=3300uF，則

,，

峰值電流＝Us/R＝7.2A,。

常用型號及參數(shù)如下：

二、高壓箱控制系統(tǒng)的設(shè)計,，一般包括確定控制方案,、選擇電氣元器件和設(shè)計電氣控制線路。

電路圖的種類

(1) 電氣原理圖

它是指表示該設(shè)備電氣工作原理的圖樣,，所以反映的是用圖形符號和項目代號表示的電路中各電器元件之間連接關(guān)系的圖形,。電氣原理圖一般繪制原則是指電器未通電時的狀態(tài)，機械開關(guān)置于循環(huán)開始前的狀態(tài),；圖形上主電路,、控制電路和信號電路可以分開繪出；圖形中動力部分的電源電路繪成水平線,，受電的動力裝置(如電動機)及其保護(hù)電器支路一般垂直電源電路畫出,。原理圖應(yīng)將其圖幅分區(qū)，并標(biāo)明該區(qū)電路的用途與作用,；在繼電器,、接觸器線圈下方可列有觸點表以說明線圈和觸點的從屬關(guān)系。

典型高壓箱原理圖

典型高壓箱配置：總正總負(fù)接觸器,，預(yù)充接觸加預(yù)充電阻,，配備電流傳感器,、電壓傳感器和保險；具體項目可根據(jù)需求進(jìn)行針對性設(shè)計,。

因S1,、S2、S4在動作時線圈電流較大通常不能直接由BMS驅(qū)動,，可通過中間的車載繼電器進(jìn)驅(qū)動,。驅(qū)動原理如下：

5 電氣控制電路圖介紹

混動客車高壓原理圖

電動汽車電氣原理圖

(2)電器位置圖(電器布置圖)

它是表示電氣控制系統(tǒng)中各電器元件的實際安裝位置的圖樣。在圖中應(yīng)詳細(xì)繪制出電氣設(shè)備零件安裝位置,，圖中各電器代號應(yīng)與電原理圖,、安裝接線圖及電器元件朋細(xì)表中代號相同。在位置圖中應(yīng)為以后修改留有余地,，一般留有10％的備用面積及導(dǎo)管線(槽)的位置,。圖中一般不需要注明尺寸。

(3) 電氣安裝接線圖

它是按電氣原理圖及各電氣元件安裝的位置來繪制的,。電氣接線圖是安裝電氣設(shè)備或檢查線路故障的依據(jù),。在電氣安裝圖里要表示出各電氣元器件的相對位置及各元器件之間的相互接線關(guān)系。所以接線圖中各電氣元器件的相對位置與電器位置圖中的位置一致,，并且與電氣原理圖不同的是同一個電器的元件必須畫在一起,，而且各電氣元器件的文字符號與原理圖一致。電氣安裝圖中對外部的接線應(yīng)通過端子板進(jìn)行,，并注明外部接線的去向,。

三、低壓線束部分

電壓線束部分包括:電池系統(tǒng)電壓采樣線束,、溫度采集線束,、電流電壓采集線束、控制線束和通訊線束等,。

線束接插件選型：

接插件是線束的核心部件,，接插件的性能直接決定線束整體的性能，而且對全車的電器穩(wěn)定性,、安全性起著決定性作用,。接插件選取要保證與電器件接觸良好，是接觸電阻降到最低,，為提高可靠性,，優(yōu)先選用雙彈簧式壓緊結(jié)構(gòu)的接插件。

線束選型：

常用的導(dǎo)線通常使用多股絞合銅導(dǎo)線,，聚緣皮為PVC絕緣材料,。線束用導(dǎo)線要有耐溫、耐油、耐磨,、防水,、防腐蝕、抗氧化,、阻燃等特性,。汽車常用的導(dǎo)線種類有日標(biāo)（AVSS）、國標(biāo)（QVR）,、德標(biāo)（FLRY）、美標(biāo)等幾大系列,。

線束包扎：

線束外包扎起到耐磨,、阻燃防腐蝕、防止干擾,、降低噪聲,、美觀等作用，一般根據(jù)工作環(huán)境和空間大小制定包扎方案,。

采用結(jié)節(jié)連結(jié)的電壓采集線束

四,、總結(jié)與建議

電氣設(shè)計主要注意事項：

1）各高壓部件應(yīng)確保不工作不帶電，杜絕人員觸電的風(fēng)險,；

2）各高壓部件的保險絲盒應(yīng)當(dāng)與動力電池系統(tǒng)隔離,，盡量放置在操作方便易于更換的位置，避免保險絲更換對電池包防護(hù)等級的影響,；

3）工作步調(diào)相近,，功率相近的部件盡量共用一套接觸器和熔斷器，減少接觸器熔斷器數(shù)量,，以最簡單可靠的電路設(shè)計完成功能的實現(xiàn),，減少故障率；

4）盡量減少動力電池系統(tǒng)電氣接口的數(shù)量,，以面對防護(hù)等級造成不良影響,。