-
江阴市银隆新能源科技有限公司
懂电池的连接专家
新能源
PACK
铜排的理论计算及仿真分析
在新能源电池
pack
中，我们经常会考虑利用铜排承载正负动力电流
的输入或输出，
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，
那么我们的铜排的设计，
首先要搞定清楚的第一个问题是，
整个动力的载流大小。
在
PACK
的充放电的参数中，
< br>有两个参数是我
们必须考虑的，
第一个是持续充放电的最
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，<
/p>
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。
假设我们的电池包持续充放电的电流最大为
200A
，峰值电流为
600A,15s
。根据
GB 7251.1
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
100 mm2
。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：
<
/p>
根据
GB3906-1991
，附录
F
中公式：
S=
（
I/a
）(t/△θ)1/2
来确定母
线的最小截面。S=I/a*√(t/△θ)=600/13*
√（
15/180
）
=13.3
mm2
I
是额定短时耐受电流；
a<
/p>
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
）
上述的计算，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。
< br>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。
图一、铜排表面的问题
图二、铜排周围的空气温度
通过流体的三维仿真后，
再进行一次系统参数仿真，
< br>我们得到下面曲
线。