动力电池系统设计讲解_图文

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1、深入浅出史上最易懂的动力电池系统设计讲解2［摘要］动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提,同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。动力电池系统指用來给电动汽车的驱动提供能量的一种能量储存装置，由一个或多个电池包以及电池管理（控制）系统组成。动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时耍考虑电池系统11身的内部结构和安全及管理设计等方面。比如整车厂会针对要设计的整车，在考虑安全设计、线束连接线设计、接插件设计等相关要求后，形成一个有限的动力电池系统空间大小。然后在有限的空间约束下，进行电池模组、电池管理系统、热管理系统、高压系统

2、等布置，保证电池单体及模块均匀散热，保证电池的一致性，提高电池系统的寿命与安全。设计时要考虑到的一些整体和通用性原则包括安全性好、高比能量、高比功率、温度适应性强、使用寿命长、安装维护性强、综合成木低等。维修开关电池模块入风管电池管理系纯配电盒冷却风扇-种典型的动力电池系统由于不同种类电动汽车的结构和工作模式的不同，导致对动力电池的性能要求也不一样。纯电动汽车行驶完全依赖丁•动力电池系统的能量，电池系统容量越大，可以续航里程越长，但所需电池系统的体积和重量也越人。虽然混合动力汽车对动力电池系统的容量要求比纯电动汽车要低，但耍能够在某些时候提供较大的I舜时功率。而串联式和并联

3、式混合动力汽车对电池系统的要求又有所区别。因此动力电池系统的设计流程一般如下：（1）先确定整车的设计要求；（2）然后确定车辆的功率及能量要求（3）选择所能匹配合适的电芯（4）确定电池模块的组合结构形式（5）确定电池管理系统设计及热管理系统设计要求（6）仿真模拟及具体试验验证。动力电池系统作为电动汽车的重要组成部分，下文主耍按英的具体结构及功能来谈谈设计要求。分为电池模组、电池管理系统、热管理系统、电气及机械系统这四个主要部分。1.电池模组的结构及设计动力电池模组是指动力电池单体经由出并联方式组合并加保护线路板及外壳后，能够直接捉供电能的组合体，是组成动力电池系统的次级结构Z

4、-O动力电池单体即电芯，按正极材料来分，主要包括钻酸锂、乍孟酸锂、磷酸铁锂以及银钻锚酸锂三元材料等。在杳阅资料统计得到的不同材料电芯基木性质如卜•表所ZjlO正极材料LFPLM0LT0LC0NCANCM能量密度80-130

5、105-120■70

6、120-150

7、80-220140-1801400-240010007506001500-1900500-30003.2-3.3,3.8

8、2.2-2.3

9、3.6-3.8■3.63.6-3.7循环寿命1000-2000>500>4000>700>10001000-4000工作温度・C-20到+60-20到+60-40到+60-20到+

10、60-20到+60-20到+55按电芯的结构形状来分，主要分为［员I柱电芯和方形电芯以及软包这三种，各自的优缺点也十分明显。在一定程度上，电芯的性能决定了电池模组的性能进而影响整个动力电池系统的性能。因此在进行动力电池系统设计，一定耍根据整车的设计要求去选择电芯的材料及形状。电池结构圆柱结构方形结构软包结构优点工艺成熟度高、生产效率高、对电芯的保护作用要高，町以外部结构对电芯的影响小，电过程控制严格，成品率及电芯通过减少单体电池的厚度保ii1:芯性能能优良；封装采用的材一致性高。壳体结构成熟，工内部热量的快速传导，电芯的质质最要小，电池的能最密度艺制造成本低。安全性能有较大

11、的改善。最高。缺点集流体上电流密度分布不均壳体在电芯总重中所占的比重人容罐电池密封工艺难度增匀，造成内部各部分反应程度较大，导致单体电池的能量密加、可靠性相对较差；所采用不一致；电芯内部产生的热量度较低，内部结构复杂，自动的铝塑复合封装膜机械强度■很难得到快速释放，累积会造化工艺成熟度相对较低。低，铝蛾复合膜的寿命制约了成电池的安全隐患。电池的使用寿命。那么首先要通过电动汽车的动力需求以及各种高电压机器配件等所需的消耗电力、时间以及使用温度来确定电池系统的容量。然后在进行电池模块设计时要考虑到动力电池的特性。因为动力电池在不同温度下输出/输入会发生变化。容量、输出性能会随使

12、用时间逐渐退化。电池的性能与选择一旦出现设计错谋，将不能满足低温时的加速性能和爬坡性能，并II当电池老化时还会给系统性能造成影响。电池模组由多个动力电芯串并联组合而成，包括单体电芯、固定框架、电连接装置，还有温度传感器、电压检测线路等。CELLSMODULESSYSTEMS动力电池系统的结构设计流程（电芯一模块一系统）在结合整车设计要求的前提下对电池模组进行设计时，电池模组设计需要考虑以下几个方面：•电池成组的固定连接方式要根据动力电池系统设计的整体要求对选定好的电芯结构形状进行。•电池模块的装配要求松紧度适屮，各