电动汽车动力蓄电池系统通用要求.doc

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中华人民共和国国家标准
GB/T —XXXX

电动汽车动力蓄电池系统通用要求
General Requirements of Traction Battery System for Electric Vehicles
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（本稿完成日期：2010.06.28）
2010 - XX - XX发布
2010 - XX - XX实施

目次
前言 VII
1　范围 1
2　规范性引用文件 1
3　术语和定义 2
4　要求 2
4.1　一般要求 2
4.2　使用要求 2
4.2.1　工作环境 2
4.2.2　维护功能 3
4.2.3　使用安全 3
4.3　系统参数管理 3
4.3.1　功能要求 3
4.3.2　通讯接口和通讯协议 3
4.3.3　数据记录 3
4.3.4　检测精度 4
4.4　系统热管理要求 4
4.5　电池系统的安装要求 4
4.5.1　绝缘耐压强度要求 4
4.5.2　防振性能 4
4.5.3　快换型电池系统的特殊要求 4
4.6　动力线路要求 5
4.6.1　保险控制 5
4.6.2　动力线与安装 5
4.6.3　动力线连接器的要求 5
4.7　控制线路要求 5
4.7.1　材料要求 5
4.7.2　线束要求 5
4.7.3　连接器要求 5
4.8　通用化、系列化、标准化要求。 5
4.8.1　推荐电压等级标准 5
4.8.2　推荐模块等级标准 6
4.8.3　推荐模块规格等级标准 6
4.8.4　电池箱的选择 6
4.8.5　快换电池箱的通用化要求 6
5　动力蓄电池系统电池箱的分类、命名与规格 6
5.1　电池箱的分类 6
5.1.1　快换型电池箱规格特征 6
5.1.2　不可快换型电池箱 7
5.2　动力蓄电池系统电池箱的命名 7
5.3　电池箱尺寸规格的选用 7
6　动力蓄电池系统的组装要求 7
6.1　电池箱总成布置要求 7
6.2　动力线及相关电器件的组装要求。 7
6.2.1　电连接点要求 7
6.2.2　导线防护要求 7
6.2.3　动力线布置 8
6.2.4　动力线路标识 8
6.2.5　动力线路的连接件 8
6.2.6　动力总开关 8
6.2.7　保险装置布置 8
6.3　电池模块的组装要求 8
6.3.1　模块的极性标识 8
6.3.2　模块组装 8
6.3.3　模块的电连接 8
6.4　管理系统的安装要求： 8
6.4.1　管理模块 8
6.4.2　主控器安装 8
6.4.3　显示器安装 8
6.4.4　传感元件安装 8
6.4.5　采集线路布置要求 9
6.4.6　采集线路材料 9
6.4.7　采集线路 9
6.4.8　各种传感器的连接 9
7　动力蓄电池系统元器件接口与电连接要求 9
7.1　元器件要求采用标准 9
7.2　机械接口 9
7.3　高功率电接口 9
7.4　监控与控制接口 9
7.5　热管理及接口。 9
8　动力蓄电池系统的运输、储存与维护 9
8.1　运输 9
8.1.1　运输设备 9
8.1.2　运输防护 10
8.2　储存 10
8.3　维护 10
附录A（规范性附录）　机械结构定位图 11
附录B（规范性附录）　高功率电接口 12
附录C（规范性附录）　低压与通讯电接口 13

前言
本标准的全部技术内容为推荐性的。
本标准所述的动力蓄电池系统的应用范围，涵盖全部或部分依靠动力蓄电池系统为驱动能源的电动汽车，其蓄电池的能源供给全部或部分依靠从电网或稳定高效的发电机获取的模式，其充电模式可分为非车载充电和车载充电模式。非车载充电模式即是将已充好的蓄电池系统快速更换的模式；车载充电模式是蓄电池系统在车辆上装载情况下的充电模式。本标准仅对此两类动力蓄电池系统做出通用要求。
本标准考虑电池容量和电压不能直观反映动力蓄电池的装载量，为此商榷拟采用以下单位：
——电能量单位采用（kWh）（度）；
——体积单位采用 (m3) （立方米）
——质量单位采用 （kg） （公斤）
本标准属首次对电动车蓄电池系统做出通用要求，有待不断完善；本标准的附录 A、附录 B、附录 C 为规范性附录。
关于本标准实施日期：
本标准对新定型产品自200X年X月X日实施，对在生产产品自200X年X月X日实施。
本标准由…………提出。
本标准由…………归口。
本标准负责起草单位：
本标准参加起草单位：
本标准主要起草人：

电动汽车动力蓄电池系统通用要求
1　 范围
本标准规定了电动汽车动力蓄电池系统的要求。
本标准适用于电动汽车上的车载动力蓄电池系统。
本标准适用全部或部分依靠动力蓄电池系统为驱动能源的电动汽车，其蓄电池的能源供给全部或部分依靠从电网或发电机获取。
2　 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 电动汽车术语
GB 2893—2001 安全色
GB 2894—1996 安全标志
GB 4208—1993 外壳防护等级（IP代码）
GB 5013.1-1997额定电压450 750V及以下橡皮绝缘电缆 第一部分：一般要求
GB 5023.1-1997额定电压450 750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆 第一部分：一般要求
GB/T 19666-2005阻燃和耐火电线电缆通则
GB/T 18384.1 2001 电动汽车 安全要求 第1部分:车载储能装置
GB/T 18384.2 2001 电动汽车 安全要求 第2部分:功能安全和故障保护
GB/T 18384.3 2001 电动汽车 安全要求 第3部分:人员触电防护
GB/T 20234-2006电动汽车传导充电用插头/插座/车辆耦合器和车辆插孔通用要求
QC/T 413-2002 汽车电器设备基本技术条件
GB/T 18487.1—2001 电动车辆传导充电系统一般要求
QC/T 417.1—2001 车用电线束插接器（第1部分 定义，试验方法和一般性能要求）
QC/T 417.3—2001 车用电线束插接器（第3部分 单线片式插接件的尺寸和特殊要求）
QC/T 417.4—2001 车用电线束插接器（第4部分 多线片式插接件的尺寸和特殊要求）
QC/T 417.5—2001 车用电线束插接器（第5部分 用于单线和多线插接器圆柱式插接件尺寸和特殊要求）
QC／T 238-1997 汽车零部件的储存和保管
ISO 7637 道路车辆-传导和耦合的电气骚扰
SAE J1797 reaffirmed JUN2008
SAE J1939 汽车现现场总线协议
GB/T （ 待编 ）电动汽车动力蓄电池结构形式及尺寸
GB/T （ 待编 ）电动汽车用动力蓄电池循环寿命
GB/T （ 待编 ）电动汽车用动力蓄电池安全性能要求
GB/T （ 待编 ）电动汽车充电接口
GB/T （ 待编 ）电动汽车用动力蓄电池管理系统技术条件及试验方法
GB/T （ 待编 ）电动汽车接口和通讯协议
GB/T （ 待编 ）电动汽车动力蓄电池系统通用标准。
3　 术语和定义
GB/T 19596中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。
3.1　
蓄电池箱 battery box
特指能够承装一个或多个动力蓄电池组、蓄电池管理系统以及相应的辅助元器件的机械结构箱体。
3.2　
快换电池箱 fast-change battery box
特指能够通过简单机械协助，短时间（一般不超过10分钟）内从电动汽车上快速更换下来并进行充电的蓄电池箱。
3.3　
双重锁止机构 Double-lock body
特指电池箱上安装的具有主体以及防护两套独立锁止结构的装置。
3.4　
电池系统 battery system
特指已安装电池管理单元和动力电池模块的电池箱系统。
4　 要求
4.1　 一般要求
4.1.1　 系统应能安全充电和放电，可靠地为电动汽车行驶提供能源保证。
4.1.2　 系统应有信息显示、信息传递和安全监视功能。
4.1.3　 在车辆出现安全异常时，司机应采用手动方式，两个不同的操作动作切断动力蓄电池系统对整车的供电线路。切断装置应置于司机可操作范围内。
4.1.4　 系统应有抗干扰能力，应满足GB/T 18387-2001的要求。
4.1.5　 电池箱的安全标识和名牌应组装在第一观赏面处，人接触时应清楚可见，该位置应不易碰擦和损坏，并应符合系统安全标识应符合GB/T 18384.1中4.1条要求。
4.2　 使用要求
4.2.1　 工作环境
具有在-40℃～50℃，最大相对湿度90%的环境中可靠工作的能力。
4.2.2　 维护功能
4.2.2.1　 蓄电池系统应便于检查、拆卸和元器件更换维修。
4.2.2.2　 电池模块电压应便于人工仪表检测或手持仪表检查。
4.2.3　 使用安全
4.2.3.1　 各级功能元器件应有自我保护功能，失效时应具有监控报警功能。
4.2.3.2　 各种元件应满足GB/T 18384.3中 6.3的要求。
4.2.3.3　 动力电池系统应连接至少1个手动断开开关，当出现紧急情况或进行电池维护、安装时，应能断开手动开关，将电池包高压与外界隔离。
4.2.3.4　 动力电池系统应包括一个高压揭盖保护开关，当电池包盖子被打开时，继电器保持断开状态。
4.3　 系统参数管理
4.3.1　 功能要求
4.3.1.1　 应有状态参数（电压、电流、温度、电量等）的输出和过温、过压和过流等安全警示功能。
4.3.1.2　 应能与整车主控系统实时进行数据信息交换。
4.3.1.3　 应具有低压放电保护功能，当任意电池单体发生放电电压低于设定值时，系统应给予一级报警提示信号，当任意单体电池电压低于最低允许值时，系统应能提供停止供电的信息。
4.3.1.4　 应具备电池系统漏电保护、漏电报警或绝缘检测功能。
4.3.1.5　 宜具备电池系统直流内阻测量功能并提供直流内阻高于允许值的报警功能。
4.3.1.6　 应具有电池单元温度超限管理功能，当任意电池单元发生温度超过50℃（设定值时），系统应给予一级报警提示信号，当超过55℃时，系统应能立即停止供电。
4.3.2　 通讯接口和通讯协议
4.3.2.1　 动力蓄电池系统电子控制单元（ECU）与动力蓄电池模块、显示器和监测系统等通讯接口与通讯协议,应符合国家标准《电动汽车接口和通讯协议》的规定。
4.3.2.2　 动力蓄电池系统ECU和直流充电机之间的接口和通讯协议应符合国家标准《电动汽车充电站（待编）标准》的规定。《GB\待定，电动汽车充电接口标准》
4.3.2.3　 动力蓄电池系统与电动汽车整车控制器（VCU）的通讯应符合SAE J1939的规定。
4.3.2.4　 数据传输波特率和通讯协议应符合电动汽车通讯相关国家标准的规定。
4.3.3　 数据记录
4.3.3.1　 基本功能
动力蓄电池系统应具有自动数据记录功能。数据记录装置用于存储动力蓄电池系统的定时采样数据记录、特征数据记录,和基本信息数据记录。数据记录装置通讯协议应符合《电动汽车用动力蓄电池总成接口和通讯协议》规定。
4.3.3.2　 定时采样数据
定时采样数据应按预定的时间间隔（可在5秒～20分钟之间设定，推荐设定为10分钟，连续记录时间>72小时）连续自动记录动力蓄电池系统工作状态的数据。
4.3.3.3　 特征数据记录
特征数据记录，是指根据各种车辆实际需要确定的特定采样条件，在充电和行驶过程中自动采集的特殊数据记录。特征数据记录用于对蓄电池系统的质量分析和维护管理提供数据。
4.3.3.4　 基本信息参数数据记录
基本信息参数记录是动力蓄电池和电动汽车基本信息参数的记录文件。其中包括充电机初始化和充电过程控制的重要数据。
4.3.3.5　 数据格式和数据操作
动力蓄电池系统数据记录格式和数据操作应符合国家标准《电动汽车电池管理系统通用标准》中的规定。
4.3.4　 检测精度
系统检测精度应满足表1的要求。
表1　 系统检测精度要求
单体电压测量精度
不大于0.5%;
温度测量精度
±2℃
电流检测精度
不大于0.5%
SOC精度
<5%
4.4　 系统热管理要求
4.4.1　 蓄电池系统应采用热管理技术，保证电池系统在-40℃～45℃、最大相对湿度90%的环境中可靠工作，并能维持电池系统在正常工作温度范围内工作。
4.4.2　 应保持电池箱内部温度场的均匀性，各电池模块的温度差应在5℃范围内。
4.4.3　 如果电池系统由多个电池箱组成，电池箱在整车的布置应考虑环境温度的一致性，各电池箱温度差应在5℃范围内。
4.5　 电池系统的安装要求
4.5.1　 绝缘耐压强度要求
绝缘符合标准GB/T 18384.3中6条对触电防护方式要求的各项条款，涉及设备分类的条款按Ⅱ类设备执行。（II类设备标准为5K欧/伏）
4.5.2　 防振性能
电池箱与汽车车身安装应有抗变形与防振能力；防振性能应满足QC/T 413-2002中3.12条要求。
4.5.3　 快换型电池系统的特殊要求
4.5.3.1　 与车体分离后要求
与汽车分离后，电池系统具有全时监视，烟尘报警功能。
4.5.3.2　 快换要求
a) 在车辆出现安全异常时，电池箱应能以快装快卸方式，快速与汽车分离。
b) 电池箱总成应具有借助机械和人力，每个电池箱总成可在1分钟内与车体解脱或顺利完成安装的技术条件。
4.5.3.3　 安装要求
a) 快换电池箱总成应采用双重锁止，避免电池箱总成意外甩脱或解锁。
b) 锁止装置应在QC/T 413-2002中3.12耐振动试验条件下锁止可靠。
4.6　 动力线路要求
4.6.1　 保险控制
4.6.1.1　 各级元器件应有分级保险控制，严防电器事故发生。
4.6.1.2　 快速熔断器应适用于直流、分断时可靠断弧、外壳完好、无拉弧现象、极限分断能力>50kA。（选保险丝的标准）
4.6.2　 动力线与安装
4.6.2.1　 按电池系统最大限流值选择动力线导线，动力线路的载流面积应满足汽车使用中的最大电流要求，线径选择应符合GB 5013.1-1997和GB 5023.1-1997的要求。
4.6.2.2　 动力线缆阻燃和耐火性能需满足GB/T 19666-2005的要求。（用这个要求供应商）
4.6.2.3　 安装和绑扎应保证动力线不松动，具有抗振功能，确保输电可靠。（总装工艺）
4.6.3　 动力线连接器的要求
4.6.3.1　 动力线连接器应具有可靠的输电能力；
4.6.3.2　 接触电阻应满足GB/T 18384.3 2001中 6.4.2条的要求
4.6.3.3　 动力线连接器应能在-40℃～80℃范围内工作正常。
4.6.3.4　 采用插拔型式的动力线接插器，插拔力应在3kg-5kg之间，寿命应大于5000次。
4.7　 控制线路要求
4.7.1　 材料要求
应符合QC/T 413-2002的要求。
4.7.2　 线束要求
线束应符合QC/T 417.1-2001的要求，其阻燃和耐火性能需满足GB/T 19666-2005的要求。
4.7.3　 连接器要求
低压控制线路、采集线路的连接器应满足QC/T417.1-2001、QC/T417.3-2001、QC/T417.4-2001的要求。
4.8　 通用化、系列化、标准化要求。
4.8.1　 推荐电压等级标准
表2　 电压等级规格表 （单位：V）
类别
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
额定电压
24及24以下
36
48
72
144
288
324
384
600
误差范围
22.2-25.9
33.3-38.4
44.4-48.1
70.3-74.0
140.6-144.3
284.9-288.6
321.9-326.4
381.1-384.8
599.4-603.1
4.8.2　 推荐模块等级标准
表3　 电池模块容量等级规格表 （单位：Ah）
编号
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
额定容量
5
6
8
10
20
30
50
60
90
100
120
150
200
300
360
400
>400
误差范围
+10%
+5%
+3%

4.8.3　 推荐模块规格等级标准
表4　 电池模块规格表 （容量单位：Ah；长度单位：mm）
编号
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
额定容量
5
6
8
10
20
30
50
60
90
100
120
150
200
300
360
400
>400
高系列
120、125、160、200、240、280、320、（误差-10%）
宽系列
20、70、100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300、320、340、360、（误差-10%）
长系列
10、20、30、50、100、150、200、250、275、300、350、370、400、450、500、550、600、（误差-10%）
注： 上表需要电池厂规格数据支持。
4.8.4　 电池箱的选择
可按表2、表3、表4选择电压、模块容量和规格后，再根据本标准第5部分选择规格合适的电池箱体。
4.8.5　 快换电池箱的通用化要求
快换电池箱的通用化应符合以下要求：
a) 应符合本标准5条的相关要求。
b) 动力蓄电池系统中同类规格的电池箱应具有互换功能。
c) 对于尺寸规格不同的电池模块，通过调整容量可以装在相同的电池箱内。
5　 动力蓄电池系统电池箱的分类、命名与规格
5.1　 电池箱的分类
5.1.1　 快换型电池箱规格特征
a) 电池箱可在汽车车体的某一个方向或多个方向顺利快速拆下并进行分体充电。
b) 箱体总成符合规格表中的参数要求，可以对不同类车型进行更换。
5.1.2　 不可快换型电池箱
a) 可分散或集中将电池模块装在多个或一个电池箱内。
b) 安装方式根据汽车设计结构要求，同一类车应具有互换性。
5.2　 动力蓄电池系统电池箱的命名（系统命名可用参照这个）
本动力蓄电池箱型号
动力蓄电池系统总电压 本箱数/系统数 V
动力蓄电池系统额定电能量，本箱数/系统数 kWh（度）
动力蓄电池系统模块数量 本箱数/系统数
动力蓄电池类型代码
动力蓄电池系统（S）
DSx x xx xxxx

注： 用标识牌制作，电能量精度为一位小数，其他为整数
图1　 动力蓄电池系统电池箱的命名方法
表5　 动力蓄电池类型代码表
电池类型
铅酸电池
镍氢电池
镍镉电池
锌空电池
钴酸锂电池
锰酸锂电池
磷酸铁锂电池
三元材料锂电池
钒酸锂电池
代码符号
Pd
MH
Cd
Zn
Co
Mn
Fe
CM
V
5.3　 电池箱尺寸规格的选用
a) 根据电池模块的尺寸规格，通过组合和夹紧定位安装在合适的电池箱内。如用快换电池箱可通过积木式组合，适当调整模块规格或容量就可使用标准箱号的电池箱。
b) 可选用GB/T（待编）《电动汽车动力蓄电池系统电池箱通用要求》中第5条电池箱的分类、命名与规格。
6　 动力蓄电池系统的组装要求
6.1　 电池箱总成布置要求
6.1.1　 电池箱总成的布置应远离发热和制冷元件；如无法避开这些位置时，应采取可靠的隔离措施；
6.1.2　 电池箱总成的布置应远离易撞击、污染、爆晒、水浸泡的位置。
6.2　 动力线及相关电器件的组装要求。
6.2.1　 电连接点要求
a) 各种电连接点应保持足够的预紧力；必要时，应采取适宜的防松措施。
b) 所有无基本绝缘的连接点应采取加强防护，应符合GB4208-93要求。
6.2.2　 导线防护要求
应选择适宜的电工防护材料，采取二级绝缘措施。
6.2.3　 动力线布置
a) 应独立绑扎，走线平顺合理，松紧合适。
b) 线路交差、拐角要圆滑不应有损伤导线的趋势。
c) 动力线路的过线孔应采取防护措施，并具有防止振动和摩擦的功能。（现在导线过孔的时候都是直接过的。损害动力母线，已经联系了相应的供应商）
6.2.4　 动力线路标识
动力线路应具有明显标识，标识方法应符合GB 2894-1996和GB 2893-2001的要求。
6.2.5　 动力线路的连接件
连接件应有表面防腐处理，表面平整光滑，无影响导电性能的缺陷。
6.2.6　 动力总开关
电池系统动力总开关安装应具有防护罩，间接控制的动力总开关可集成在配电箱里。
6.2.7　 保险装置布置
电池系统每箱应有适应的保险装置，其安装位置应满足保险熔断时不引燃其它部件的要求。
6.3　 电池模块的组装要求
6.3.1　 模块的极性标识
a) 模块的正负极性应标识在接线端子附近，清楚易见；
b) 标识所用材料和颜色应符合GB 2893-2001的要求。
6.3.2　 模块组装
a) 应有防止振动和碰擦的措施，使用适宜的定位和夹紧装置；
b) 对于绝缘间隙小于15mm的部位应采取可靠的绝缘和防护措施。
6.3.3　 模块的电连接
模块本身的电连接和模块之间的电连接应符合GB 4208-93的要求。
6.4　 管理系统的安装要求：
6.4.1　 管理模块
a) 管理模块宜安装在独立的箱体内，也可集成在电池箱内；
b) 有声光提示的部位应采用透明或透声的材料，应满足观察者可以清晰地感知到提示信号的要求。
6.4.2　 主控器安装
主控器可独立安装或与配电箱集成在一起，也可集成在整车主控器中。
6.4.3　 显示器安装
显示器可独立安装或与多媒体整合在一起，也可与整车仪表或微机整合在一起显示。
6.4.4　 传感元件安装
总电流、总电压及模块电压、温度等传感元件的安装，如不能集成在相应的箱体中，应采取可靠的防护措施并满足GB/T 1838G4.3-2001 中6.3条的要求。
6.4.5　 采集线路布置要求
线束应可靠固定，走线平顺合理，并应与其他线路可靠隔离，不得有振动碰擦现象。
6.4.6　 采集线路材料
电池箱内的采集线路应采取阻燃电线；颜色符合GB 2893-2001的要求。
6.4.7　 采集线路
所有线束应加二级防护，过线孔应加防护胶圈。
6.4.8　 各种传感器的连接
电池箱各种传感元件应布置合理、固定可靠，不得有虚接、易碰擦损坏等现象。
7　 动力蓄电池系统元器件接口与电连接要求
7.1　 元器件要求采用标准
——采用GB/T （ 待编 ）电动汽车充电接口要求。
——GB/T 20234-2006 电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求。
——QC/T 413-2002 汽车电器设备基本技术条件。
7.2　 机械接口
快换电池箱与汽车定位的机械接口如附录（图A.1）。
7.3　 高功率电接口
快换电池箱与动力线的连接器接口如附录（图B.1）和（图B.2）。图B.1是动力连接器自动插接式，B.2是手动插接式。
7.4　 监控与控制接口
快换电池箱与管理系统的通信接口如附录（图C.1）和（图C.2）。图C.1是通信控制线路连接器自动插接式，图C.2是手动插接式结构。
7.5　 热管理及接口。
a) 电池箱采用热管理的方式时，应遵守相关标准和接口规定。
b) 管理模块对通风、加热、制冷等电器元件控制接口，应符合GB《电动车电池管理系统技术条件》（待编）
8　 动力蓄电池系统的运输、储存与维护
8.1　 运输（使用说明书里采用了这个）
8.1.1　 运输设备
电池箱应适应汽车、火车运输，应具有适合的搬运和装卸功能。
8.1.2　 运输防护
a) 运输中应采取防水、防尘、防火等防护措施，防护等级应不低于IP55，且需配备灭火器等消防设备。
b) 运输中应对电气接口进行保护，防止碰撞、跌落，可用GB/T 20234 中“盖帽”要求。
8.2　 储存
a) 电池箱应在通风、温度在10C°~30C°之间、湿度低于50°且阴凉的空间内储存。
b) 电池箱组装完成后应摆放在电池架上储存，应符合QC/T 238的有关规定。
8.3　 维护
储存中电池系统及相关部件的维护应按生产厂家提供的维护要求。

A
A
附　录　A
（规范性附录）
机械结构定位图

图A.1　 机械结构定位图
B
B
附　录　B
（规范性附录）
高功率电接口

图B.1　 动力连接器自动插接式高功率电接口

图B.2　 手动插接式高功率电接口
C
C
附　录　C
（规范性附录）
低压与通讯电接口

图C.1　 通信控制线路连接器自动插接式低压与通讯电接口

图C.2　 手动插接式低压与通讯电接口