动力电池设计规范.docx
动力电池设计规范动力电池设计方案1 综述电动车的的电池就好比汽车油箱里的汽油。它就是由小块单元电池通过串并联方式级联后 , 通过BMS 的管理 , 将电能传递到高压配电盒, 然后分配给驱动电机与各个高压模块(DC/DC、空调压缩机、PTC 等 ) 。电池管理系统(BMS)采用的就是一个主控制器(BMU)与多个下一级电池采集模块(LECU)组成模块化动力电池管理系统, 就是一种具有有效节省电池电能、提高车辆安全性、实现充放电均衡与降低运行成本功能的电池管理系统模式。高压控制系统的预充电及正负极高压继电器均由BMS 控制 , 设置了充电控制继电器, 增加高压充电时的安全性。2 设计标准下列文件为本次MA00-ME100设计整改参考标准。 凡就是注日期的文件, 其随后所有的修改单 ( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于本次设计开发, 然而 , 鼓励根据本文件达成协议的各方研究就是否可使用这些文件的最新版本。凡就是不注日期的文件, 其最新版本适用于本次设计开发。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 : 功能安全与故障保护GB/T 18384 、 3-2001电动汽车安全要求第 3 部分 : 人员触电GB/T 18385 -2005电动汽车动力性能试验方法GB/T 18386 -2005电动汽车能量消耗率与续驶里程试验方法GB/T 18388 -2005电动汽车定型试验规程GB/T 18487 、 1-2001电动车辆传导充电系统一般要求GB/T 18487 、 2-2001电动车辆传导充电系统电动车辆与交流 / 直流电源的连接要求GB/T 18487 、 3-2001电动车辆传导充电系统电动车辆与交流 / 直流充电机 ( 站 )GB/T 17619-1998机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值与测量方法GB/T 18387-2008电动车辆的电磁场辐射强度的限值与测量方法带宽 9KHz 30MHzQC/T 743-2006电动汽车用锂离子蓄电池QC/T 413-2002汽车电气设备基本技术条件ISO 11898-1-2003道路车辆控制面网络 (CAN) 第 1 部分 : 数据链接层与物理信号ISO 11898-2-2003道路车辆控制器局域网(CAN) 第 2 部分 : 高速媒体访问单元ISO7637-2道路车辆由传导与耦合引起的电骚扰( 电源线瞬态传到干扰抗绕性试验)ISO11452-2道路车辆窄带辐射的电磁能量产生的电干扰的部件试验方法( 吸波屏蔽外壳 )动力电池设计规范3 动力电池的标准在电动汽车中, 动力电池组必须就是具有强大能量的动力电源, 除了作为驱动动力能源外, 还要向空调系统、动力转向系统等提供电力能源。此外, 由于实际使用的需要, 电动汽车对动力电池还有更多的要求:(1) 由于电动汽车就是一种代步工具, 必须有一定的续驶里程 , 所以电池要有较大的比能量。(2) 电动汽车不可能一直在非常好的路况上行驶, 为了应付恶劣路况及爬坡等情况的发生 , 故电池要有较大的比功率。(3) 由于电池提供高压直流电 , 供驱动电机使用 , 所以必须做好安全措施 , 保证乘客以及电池的安全 , 应符合 GB/T 18384、 1-2001 、 GB/T 18384、 2-2001 、 GB/T 18384、 3-2001 的要求。(4) 由使用方便性及价格因素 , 要求电池可进行充电 , 具有快速充电的功能 , 循环寿命足够长 , 且可回收 , 应符合 GB/T 18385-2005 、GB/T 18386-2005 、GB/T 18388-2005 、GB/T 18487、1-2001 、 GB/T 18487 、 2-2001 、 GB/T 18487 、 3-2001 与 GB/T 20234-2006的要求。(5) 具有电池管理系统 , 还可以将需要的信息反映到仪表板上。4 动力电池容量与正极材料的选择电池容量的确定, 就是根据车型电机的功率、运行时的额定电压、电流。选择出电池包的电压、串并联的形式。由电机额定的电压可以选择出需要串联电池的个数, 由电机运行时的额定电流可以选择出需要并联电池的个数。具体计算如下 : 由整车设计的匹配参数 , 确定好电机的功率与扭矩后, 就可以计算出 , 动力电池包的串并联电池的数目, 串联电池的电压 U 等于电机额定电压 , 就可推算出串联的电池个数N 串 =U/3 、7( 对于三元锂电的锂电池 ), 对于最少并联的电池个数N 并=电机运行工况的平均电流/ 单元电池的容量 * 续航里程 / 工况的平均时速。电池的选择 , 则要考虑电池正极材料的类型, 总的原则就是 12米以上的客车主要以磷酸铁锂电池为主 ,6 米小型客车与乘用车的主要就是三元锂电池为主。原因主要就是 : 磷酸铁锂电池低温时的低容、能量密度低、单体电池一致性差, 但安全性能好、耐高温性能好、充放电次数高等因素。 而三元锂电池的优点与缺点在于: 能量密度高、 低温性能好等优点 , 耐高温新能差等缺点。 正就是由于这些因素 , 我们在选择各种类型电池就是的考虑就是: 磷酸铁锂电池 , 适合大型客车的安全考虑 , 而三元锂电池适合乘用车对续航里程与电池重量占整车重量比的要求。动力电池设计规范对于电池单体容量的选择 , 主要就是根据厂家现有生产产品的规格来选择。电池单体要从容量、能量密度、不同温度的放电特性、充放电电流、持续放电电流、最大放电电流、电池重量、内阻、串并联连接方式、电池温度传感器、电压传感器的放置位置等方面来考虑 , 对于电池包来说 , 还要考虑整个电池包的尺寸、电池包重量、整个能量密度、电池组的冷却加热方式、电池包的电压降、电池管理系统对电池包的管理等方面来考虑。下面就是某款电动车上搭载的三元锂电池的单元电池的参数项目规格备注典型容量2、 6Ah最小容量2、 6Ah单元电池内阻26 m标称电压3、 7V电池重量44g充电截止电压4、 20V充电截止电流50mA放电截止电压2、 75V标准充电方法恒流恒压工作温度范围-20 8015以下及35以上会影响电池寿命存贮温度025循环寿命1000 次动力电池设计规范外观 18mm*65mm对于整个动力电池组的考虑, 主要就是考虑各个单元电池用1C 放电电流放电时, 整个系统的效率 , 主要就是电池的内阻自身消耗, 所以要尽量减小电池的内阻, 主要通过减小单体电池的内阻与串并连接级联时的连接电阻。通过这些设计, 提高整个电池组的放电效率。在设计电池包时 , 还要通过有效设计降低电池组的自放电效应。对于整个电池包的维修安全与维修方便考虑, 要在高压配电盒力增加维修开关, 同时考虑电池正负极出线的安全要求, 防护等级要达到IP67 的要求 , 电池包内部要设熔断器保证电池线外部短路时及时防止高温爆炸等风险, 电池包的正负极连接到高压配电盒内部时, 也要串入熔断器 , 防止高压配电盒内部与外部短路时的风险。对于整个电池包的包装与安装的考虑, 主要就是从碰撞安全与机械连接可靠, 这些方面来考虑。对于单体电池性能的评价, 可从电池正负极材料特性( 晶体结构、颗粒分布、比表面积、振实密度、宋庄密度以及电池中有害成分等) 、电解液反应效果、隔膜的抗腐蚀与抗氧化能力、隔膜的电阻、隔膜的抗穿刺能力、隔膜渗透性、吸液与保液能力、隔膜高温稳定性、隔膜的尺寸均一度。对于动力电池包的评价, 还得通过一些安全与性能试验来验证, 通过试验测试验证电池的安全与各项性能指标。安全试验包括: 针刺、热失控、挤压、短路、过充、过热、振动、跌落、内外部火焰暴露试验等试验项目。性能测试试验包括:20 度放电容量特性、-20 度放电容量特性、 55 度放电容量特性、 20 度倍率放电容量特性、充放电循环试验、温度循环试验、非平衡电池组充放电试验、盐雾试验、浸泡试验、常温、高温荷电保存能力及容量恢复能力、循环寿命、存储等试验项目。
