首先我們理解概念：什么是BDU，BDU即Battery Distribution Unit；也就是電池包斷路單元。

①電池系統(tǒng)為何需要BDU ，BDU作用？

②BDU設計主要考慮哪些因素，構成？

③目前行業(yè)的BDU電氣原理設計是那樣，BDU產品主要包些電器件？

④隨著兆瓦及充電，BDU的設計方向？

①：首先我們來看電池系統(tǒng)為何需要BDU，我們都知道在新能源電動汽車中，電池系統(tǒng)是整車能源系統(tǒng)，那么電池系統(tǒng)也就充當著整車能量吐納的機構。需要進行能量的吞吐那就需要電力分配單元（PDU），在這里我們就單論安裝在電池系統(tǒng)里面的電力分配單元（BDU）用以控制電池系統(tǒng)的充放電系統(tǒng)平穩(wěn)的進行。如圖是一個簡單的整車高壓拓撲，圖中除了電池、電控電機，其他部分就是BUD里面電器件。早期的的FUSE，是內置于MSD中，也就是為什么需要串聯(lián)在電池組中間的原因（斷開的時候將電池系統(tǒng)電壓減半，安全考慮，目前由于成本等一些因素逐漸去掉MSD，F(xiàn)USE直接集成于BDU內部） 可以看出BDU主要集成了電流傳感器、主繼電器、預充繼電器、預充電阻等一些電器件。當然不同需求集成的電器件也不同，功能也會隨之增加。

②：BDU設計需要考慮哪些因素：大體分為（機械、電氣、熱、磁）。首先我們要知道BDU就是一個電力分配單元，也就是他的作用是能夠在系統(tǒng)需要斷開/閉合的時刻能夠斷開/閉合。所以我們需要考慮整個系統(tǒng)/整車工況的參數(shù)：系統(tǒng)的額定/峰值電壓，持續(xù)充放電電流，快充電流（系統(tǒng)快充MAP圖表）；峰值放電電流（整車放電需求工況電流曲線）以及我們還需要知道整車X電容（電機控制器電容值）用來計算預充電阻的選型。當然在這里，我們需求的一些參數(shù)可能會是以功率數(shù)值的情況輸入給我們的。這里我們就需要考慮整車的功率分配需求，整車存在前、后電機功率輸出需求；空調功率（制熱/制冷功率）需求；電池系統(tǒng)加熱功率需求；以及其他娛樂影音系統(tǒng)的功率需求等。如果這些都存在，我們在考慮電池系統(tǒng)放電工況的時候我們需要考慮這些工況，哪些是同時存在的，那么功率需求就需要累積。當然在電池充電的時候，我們也需要對電池系統(tǒng)充電能力的工況評估，得到充電MAP。這些只是我們針對BDU電器件的選型需求，當然我們設計BDU這一產品的同時是基于電池系統(tǒng)/整車平臺考慮的，我們還需要考慮系統(tǒng)電壓給我們電氣設計帶來的電氣間隙、爬電距離；系統(tǒng)充放電流情況下給BDU電器件、電連接帶來的散熱；以及電流磁效應帶來的干擾等。當然我們這些都是基于電氣，熱，磁方面考慮，所以還需要考慮整個BDU產品系統(tǒng)集成的機械性能（震動、碰撞等），結構如何設計。

③：目前行業(yè)的BDU電氣設計原理，思路?？傮w上常規(guī)方案就是基本分為兩種模式，這里我們只聊放置在電池系統(tǒng)內部的。一種是快充接觸器和主接觸器并聯(lián)的，一種是快充接觸器和主接觸器串聯(lián)的形式。當然還有就是快充接觸器和主接觸器共用一個的情況（OEM省成本）。這里我們只聊前兩種。

串聯(lián)形式的電氣原理，這種方案，目前來說是應用的比較多的，圖中我們可以看出串聯(lián)形式在需要快充的時候主接觸器和快充接觸器是都需要閉合才可以的。另一方面在整車沒有PDU的時候，在整車快充的時候，電池系統(tǒng)的放電母線是直接通到電控上的。也就是電控是帶電的。但是并不處于驅動模式。并聯(lián)形式下，充電、放電系統(tǒng)是相互獨立的。也就是說充電和放電在某種意義上是互不干涉的。這兩種形式的對比，可能會想到串聯(lián)形式情況下充電需要閉合前后四個接觸器，而并聯(lián)形式只需要閉合兩個。前者的安全性是不是更佳，其實從整個系統(tǒng)級別考慮這兩種形式的安全性都是滿足要求的。這兩種方案僅僅是整車架構原理需求不同決定的，當然這個高壓架構的不同最終是取決于OEM在開發(fā)整車平臺時的一個功能邏輯策略，不同的策略，對應的架構截然不同。舉個例子：串聯(lián)形式的快充策略是建立在上電策略之上的，然而并聯(lián)形式的快充策略是獨立的，在策略開發(fā)的過程中，需要單獨建立一個模塊，所考慮的工況情景也就更多。

④：伴隨著兆瓦級別的充電，電池系統(tǒng)BDU的設計方向在哪?針對這個問題，這里只聊聊大電流給系統(tǒng)系統(tǒng)級別帶來的痛點在哪？隨著目前整車需求的快充需求，電池系統(tǒng)的充電速率越來越高，隨之而來的是充電電流的加大，現(xiàn)在普遍的250A，300A快充，也存在一些400A，600A的快充需求，達到這個級別的電流對整個系統(tǒng)的電連接都是一個較大的考驗。一方面的系統(tǒng)的電壓升到800V平臺，一方面電流需求也在不斷升高?；貧w到電氣設計上就是電氣間隙、爬電距離、各種電氣件的耐壓、大電流帶來的電器件溫升過高，整個電氣產品隨著溫升升高的耐久是否值得我們考慮？當然還有電壓平臺升高、額定電流的增大對電氣件的選型也需要選到更高級別，這也就帶來更高成本的投入；電器件的體積的也會隨之更大，整個系統(tǒng)的斷路工況下接觸器和傳統(tǒng)熔斷器的配合也會隨之變難，甚至基本無法完美配合；被迫的只能選擇智能熔斷器。這對于整個電池系統(tǒng)來說是很難受的。（一方面成本急劇升高，一方面電池系統(tǒng)的空間寸土寸金，除了電芯其他東西都是在Pack的夾縫求生存）。所以基于這么一些原因，我們就考慮如何才能避免成本，空間給我們帶來壓力，那就是設計一種可以既可以過大電流的BDU，它的發(fā)熱還比較小，選用的電器件還可以小于電流工況下的電器。這就需要設計冷卻系統(tǒng)對BDU的發(fā)熱件進行冷卻。那么液冷BDU需要如何設計？如何考慮整個系統(tǒng)的方案？基于什么系統(tǒng)用什么樣的冷卻方案？

下一期我們聊一聊BDU冷卻的方案。

本文由新能源電池系統(tǒng)集成技術原創(chuàng)，作者：南山拾壹