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～30MHz QC/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)
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。
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 mΩ
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℃~80℃15℃以下及35℃以上会影响电池寿命存贮温度0~25℃
循环寿命1000次
