動(dòng)力電池系統(tǒng)-3

1、動(dòng)力電池系統(tǒng)主講人：陳社會(huì)主講人：陳社會(huì)一、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)組成部件項(xiàng)目項(xiàng)目參數(shù)參數(shù)批次C30DB-2012-B1電池箱體按三維數(shù)模要求動(dòng)力電池模組磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)BMS置于箱體內(nèi)部輔助元器件包含高壓繼電器、接插件等電氣元件動(dòng)力電池系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池模動(dòng)力電池模組組、電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力電池箱動(dòng)力電池箱及及輔助元器件輔助元器件等四部分組成。等四部分組成。一、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)組成部件電池管理系電池管理系統(tǒng)統(tǒng)動(dòng)力電池模動(dòng)力電池模組組動(dòng)力電池動(dòng)力電池箱箱輔助元器件輔助元器件一、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)組成部件動(dòng)力電池模組電池單體：電池單體：構(gòu)成動(dòng)力電池

2、模塊的最小單元。一般由正極、負(fù)極、電解質(zhì)及外殼等構(gòu)成?？蓪?shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能之間的直接轉(zhuǎn)換；電池模塊：電池模塊：一組并聯(lián)的電池單體的組合，該組合額定電壓與電池單體的額定電壓相等，是電池單體在物理結(jié)構(gòu)和電路上連接起來(lái)的最小分組，可作為一個(gè)單元替換；模組：模組：由多個(gè)電池模塊或單體電芯串聯(lián)組成的一個(gè)組合體。 C30DB項(xiàng)目采用鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)，鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。充電時(shí)，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。 鋰離子電池根據(jù)正極材料的不同可以分為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池和三元素電池。目前C30DB項(xiàng)目采用的

3、是磷酸鐵鋰電池。一、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)組成部件磷酸鐵鋰電池：磷酸鐵鋰電池：具有很高的安全性及良好的循環(huán)壽命，其高溫性能較好，但低溫充放電性能較差。在低溫時(shí)充電對(duì)電池壽命有極大的影響，在低溫時(shí)放電其放電容量及放電功率也有所下降，因此冬季低溫時(shí)整車會(huì)出現(xiàn)續(xù)駛里程低及動(dòng)力性下降的現(xiàn)象。磷酸鐵鋰電池特性磷酸鐵鋰電池特性不同溫度放電特性循環(huán)壽命2000次一、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)組成部件電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)BMSBMS的總體作用的總體作用：電池保護(hù)和管理的核心部件，在動(dòng)力電池系統(tǒng)中，它的作用就相當(dāng)于人的大腦。它不僅要保證電池安全可靠的使用，而且要充分發(fā)揮電池的能力和延長(zhǎng)使用壽命，作為電池和整

4、車控制器以及駕駛者溝通的橋梁，通過(guò)控制接觸器控制動(dòng)力電池組的充放電，并向VCU上報(bào)動(dòng)力電池系統(tǒng)的基本參數(shù)及故障信息。BMSBMS具備的功能：具備的功能：通過(guò)電壓、電流及溫度檢測(cè)等功能實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)高溫和過(guò)低溫保護(hù)，繼電器控制、SOC估算、充放電管理、均衡控制、故障報(bào)警及處理、與其他控制器通信功能等功能；此外電池管理系統(tǒng)還具有高壓回路絕緣檢測(cè)功能，以及為動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱功能。一、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)組成部件電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)BMSBMS的組成的組成： 按性質(zhì)可分為硬件和軟件，按功能分為數(shù)據(jù)采集單元和控制單元；BMSBMS的硬件：的硬件：主板、從板及高壓盒，還包

5、括采集電壓線、電流、溫度等數(shù)據(jù)的電子器件；BMSBMS的軟件：的軟件：監(jiān)測(cè)電池的電壓、電流、SOC值、絕緣電阻值、溫度值，通過(guò)與VCU、充電機(jī)的通訊，來(lái)控制動(dòng)力電池系統(tǒng)的充放電。一、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)組成部件動(dòng)力電池箱動(dòng)力電池箱動(dòng)力電池箱：動(dòng)力電池箱：支撐、固定、包圍電池系統(tǒng)的組件，主要包含上蓋和下托盤，還有輔助元器件，如過(guò)渡件，護(hù)板，螺栓等，動(dòng)力電池箱有承載及保護(hù)動(dòng)力電池組及電氣元件的作用。技術(shù)要求：技術(shù)要求：電池箱體螺接在車身地板下方，其防護(hù)等級(jí)為IP67，螺栓擰緊力矩為80100Nm。整車維護(hù)時(shí)需觀察電池箱體螺栓是否有松動(dòng)，電池箱體是否有破損嚴(yán)重變形，密封法蘭是否完整，確保動(dòng)力電池

6、可以正常工作；外觀要求：外觀要求：電池箱體外表面顏色要求為銀灰或黑色，亞光；電池箱體表面不得有劃痕、尖角、毛刺、焊縫及殘余油跡等外觀缺陷，焊接處必須打磨圓滑.一、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)組成部件輔助元器件輔助元器件 主要包括動(dòng)力電池系統(tǒng)內(nèi)部的電子電器元件，如熔斷器，繼電器，分流器，接插件，緊急開關(guān)，煙霧傳感器等，維修開關(guān)以及電子電器元件以外的輔助元器件，如密封條，絕緣材料等。二、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目項(xiàng)目參數(shù)參數(shù)零部件號(hào)E00008217額定電壓320V電芯容量66Ah額定能量21.12kWh連接方式1P100S電池系統(tǒng)供應(yīng)商PPST電芯供應(yīng)商ATLBMS供應(yīng)商億能總質(zhì)量278k

7、g總體積168L工作電壓范圍220400V能量密度76Wh/kg體積比能量125Wh/L以以C30DB-2012-B1C30DB-2012-B1大興出租車批大興出租車批次為例：次為例：動(dòng)力電池系統(tǒng)的額定電壓=單體電芯額定電壓?jiǎn)误w電芯串聯(lián)數(shù)；動(dòng)力電池系統(tǒng)的容量=單體電芯容量單體電芯串聯(lián)數(shù)量；動(dòng)力電池系統(tǒng)總能量=動(dòng)力電池系統(tǒng)的額定電壓動(dòng)力電池系統(tǒng)的容量；動(dòng)力電池系統(tǒng)重量比能量=動(dòng)力電池系統(tǒng)總能量動(dòng)力電池系統(tǒng)重量；二、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)三、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)工作原理工作原理：工作原理：動(dòng)力電池模組放置在一個(gè)密封并且屏蔽的動(dòng)力電池箱里面，動(dòng)力電池系統(tǒng)使用可靠的高低壓接插件與整車進(jìn)行

8、連接。 系統(tǒng)內(nèi)的BMS實(shí)時(shí)采集各電芯的電壓值、各溫度傳感器的溫度值、電池系統(tǒng)的總電壓值和總電流值，電池系統(tǒng)的絕緣電阻值等數(shù)據(jù)，并根據(jù)BMS中設(shè)定的閥值判定電池系統(tǒng)工作是否正常，并對(duì)故障實(shí)時(shí)監(jiān)控。 動(dòng)力電池系統(tǒng)通過(guò)BMS使用CAN與VCU或充電機(jī)之間進(jìn)行通訊，對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)進(jìn)行充放電等綜合管理。三、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)工作原理 動(dòng)力電池系統(tǒng)的也接收和儲(chǔ)存由車載充電機(jī)、發(fā)電機(jī)、制動(dòng)能量回收裝置和外置充電裝置提供的高壓直流電，并且為驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、DC/DC、電動(dòng)空調(diào)、PTC等高壓元件提供高壓直流電。三、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)工作原理電池管理系統(tǒng)的作用為提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)

9、放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。電池管理系統(tǒng)的主要功能:（1）估算電池組荷電狀態(tài)（SOC)（2）動(dòng)態(tài)監(jiān)控電池組的工作狀態(tài)（3）單體電池的均衡（4）動(dòng)力電池內(nèi)部溫度控制（5）與其他控制器的通訊功能三、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)工作原理C30DB動(dòng)力電池系統(tǒng)的單體電芯電壓范圍為2.5V3.7V，動(dòng)力電池系統(tǒng)的總電壓工作范圍為：255V-372V； 動(dòng)力電池系統(tǒng)的絕緣值分為兩個(gè)：正極與外殼的絕緣值、負(fù)極與外殼的絕緣值；測(cè)量方法為：在接觸器斷開條件下，采用搖表測(cè)量正對(duì)地緣阻值及負(fù)對(duì)地絕緣阻值；判定標(biāo)準(zhǔn)：正對(duì)地緣阻值及負(fù)對(duì)地絕緣阻值均大于等于20Mohm為合格，小于20Mohm為不合格。三、E1

10、50EV動(dòng)力電池系統(tǒng)工作原理充電時(shí)采用慢充（即車載充電）方式為宜。電芯的溫度范圍在055之間，才可以充電，當(dāng)有溫度點(diǎn)高于55或低于0時(shí)，電池管理系統(tǒng)將自動(dòng)切斷充電回路，此時(shí)將無(wú)法充電。充電前檢測(cè)箱體內(nèi)部溫度，若有低于0的溫度點(diǎn)，啟動(dòng)加熱模式：閉合加熱片，進(jìn)行加熱內(nèi)循環(huán)，待所有電芯溫度點(diǎn)高于5，停止加熱，啟動(dòng)充電程序，過(guò)程中出現(xiàn)加熱片溫度差高于20，則間歇停止加熱，待加熱片溫度差低于15，則重啟加熱片。加熱過(guò)程中，正常情況下充電樁電流顯示為4A6A。充電過(guò)程中充電樁電流顯示為12A13A。如果單體壓差大于300mV,則停止充電，報(bào)充電故障。1、動(dòng)力電池慢充狀態(tài)說(shuō)明：C30DB動(dòng)力電池系統(tǒng)充電分為

11、快充、慢充和制動(dòng)能量快充、慢充和制動(dòng)能量回收三種方式。三、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)工作原理 采用車載充電機(jī)充電，充電溫度與充電電流要求見下表溫度溫度小于小于0 00 05555大于大于5555可充電電流0 A10A0 A備注當(dāng)電芯最高電壓高于3.6V時(shí)，降低充電電流到5A，當(dāng)電芯電壓達(dá)到3.70V時(shí)，充電電流為0A，請(qǐng)求停止充電。三、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)工作原理電芯的溫度范圍在555之間，才可以充電，當(dāng)有溫度點(diǎn)高于55或低于5時(shí)，電池管理系統(tǒng)將自動(dòng)切斷充電回路，此時(shí)將無(wú)法充電充電前檢測(cè)箱體內(nèi)部溫度，若有低于等于5的溫度點(diǎn)，啟動(dòng)加熱模式：閉合加熱片，進(jìn)行加熱內(nèi)循環(huán)，待所有溫度點(diǎn)大于等于5，停

12、止加熱，啟動(dòng)充電程序，過(guò)程中出現(xiàn)加熱片溫度差大于等于25，則間歇停止加熱，待加熱片溫度差小于等于15，則重啟加熱片。如果充電過(guò)程中最低溫度低于等于5度，則停止充電模式，也不啟動(dòng)加熱模式?？斐渲?，電流顯示值為：13.2A-46.2A之間，快充充電的電流，受動(dòng)力電池內(nèi)部溫度影響而變化。2、動(dòng)力電池快充狀態(tài)說(shuō)明三、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)工作原理 快充采用地面充電機(jī)充電，充電溫度與充電電流要求見下表：非車載充電機(jī)模式下充電要求： 快充和慢充的流程均為：采用恒流-恒壓充電方法，在不同溫度范圍內(nèi)以恒定電流充電至動(dòng)力電池組總電壓達(dá)到或最高單體電壓達(dá)到此溫度條件下的規(guī)定電壓值，以恒定電壓充電至電流小于0.8

13、A后停止充電；在充電過(guò)程中，如果單體壓差大于300mV,則停止充電，報(bào)充電故障。溫度溫度小于小于5 55 5151515155555大于大于5555可充電電流0 A20A50 A0 A備注恒流充電至343V/3.5V以后轉(zhuǎn)為恒壓充電方式三、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)工作原理3、動(dòng)力電池能量回收狀態(tài)說(shuō)明可接受最大回饋電壓要求：動(dòng)力電池可以承受由電機(jī)產(chǎn)生的最大365V的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；可接受回饋電流SOC范圍要求：動(dòng)力電池可以接受回饋電流的SOC范圍為0 90；溫度溫度0000101010104545454555555555電流電流0 A0 A10A10A8080 A A2424 A A0 A0 A溫度

14、溫度0000101010104545454555555555電流電流0 A0 A40A40A120120A A40 40 A A0 A0 A持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間0s0s1 15 5s s1515s s1 15 5s s0s0s制動(dòng)能量回收的要求動(dòng)力電池可以接受表中的脈沖回饋電流和持續(xù)時(shí)間動(dòng)力電池可以接受下表中的最大持續(xù)回饋電流三、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)工作原理高壓系統(tǒng)工作原理高壓系統(tǒng)工作原理四、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)故障處理三級(jí)故障三級(jí)故障：表明動(dòng)力電池性能下降，電池管理系統(tǒng)降低最大允許充/放電電流；二級(jí)故障：二級(jí)故障：表明動(dòng)力電池在此狀態(tài)下功能已經(jīng)喪失，請(qǐng)求其他控制器停止充電或者放電；其他控制器應(yīng)在一定的延時(shí)時(shí)間內(nèi)響應(yīng)動(dòng)力電池停止充電或放電請(qǐng)求；一級(jí)故障：一級(jí)故障：表明動(dòng)力電池在此狀態(tài)下功能已經(jīng)喪失，請(qǐng)求其他控制器立即（立即（1s1s內(nèi)）內(nèi)）停止充電或放電。如果其他控制器在指定時(shí)間內(nèi)未作出響應(yīng)，電池管理系統(tǒng)將在2s后主動(dòng)停止充電或放電（即斷開高壓繼電器）；備注：備注：其他控制器響應(yīng)動(dòng)力電池二級(jí)故障的延時(shí)時(shí)間建議少于少于60s60s，否則會(huì)引發(fā)動(dòng)力電池上報(bào)一級(jí)故障。 四、E150EV動(dòng)力電池系統(tǒng)故障處理故障顯示電池故障在儀表上的顯示：電池故障在儀表上的顯示：關(guān)于動(dòng)力