動力電池系統(tǒng)簡介
動力電池系統(tǒng)指用來給電動汽車的驅(qū)動提供能量的一種能量儲存裝置,由一個或多個電池包以及電池管理(控制)系統(tǒng)組成。
動力電池系統(tǒng)內(nèi)部,除了作為能量載體的動力電池之外,還包括電池管理系統(tǒng)(BMS)、電壓/ 電流/ 溫度傳感器(也可能有煙霧/ 化學/ 濕度傳感器)、熱管理系統(tǒng)、高低壓線束/ 連接器、開關(guān)器件(繼電器、保險絲、MSD等)、安裝組件(支架,托盤、壓桿、螺栓等)、殼體、輔助組件(密封圈、橡膠墊、密封膠、卡扣、扎帶)等。動力電池系統(tǒng)產(chǎn)品,涉及的專業(yè)領(lǐng)域包括電子、電氣、信息、軟件工程、半導體、電磁學、材料、電化學、化學工程、機械工程、傳熱學、工程熱力學、流體力學等眾多學科(圖1),技術(shù)整合難度和系統(tǒng)集復雜度可想而知。
圖1 動力電池系統(tǒng)構(gòu)成與相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域
動力電池系統(tǒng)設計
動力電池系統(tǒng)設計要以滿足整車的動力要求和其他設計為前提,同時要考慮電池系統(tǒng)自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和安全及管理設計等方面。
比如整車廠會針對要設計的整車,在考慮安全設計、線束連接線設計、接插件設計等相關(guān)要求后,形成一個有限的動力電池系統(tǒng)空間大小。然后在有限的空間約束下,進行電池模組、電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、高壓系統(tǒng)等布置,保證電池單體及模塊均勻散熱,保證電池的一致性,提高電池系統(tǒng)的壽命與安全。設計時要考慮到的一些整體和通用性原則包括安全性好、高比能量、高比功率、溫度適應性強、使用壽命長、安裝維護性強、綜合成本低等。
一種典型的動力電池系統(tǒng)
由于不同種類電動汽車的結(jié)構(gòu)和工作模式的不同,導致對動力電池的性能要求也不一樣。純電動汽車行駛完全依賴于動力電池系統(tǒng)的能量,電池系統(tǒng)容量越大,可以續(xù)航里程越長,但所需電池系統(tǒng)的體積和重量也越大。雖然混合動力汽車對動力電池系統(tǒng)的容量要求比純電動汽車要低,但要能夠在某些時候提供較大的瞬時功率。而串聯(lián)式和并聯(lián)式混合動力汽車對電池系統(tǒng)的要求又有所區(qū)別。
因此動力電池系統(tǒng)的設計流程一般如下:
?。?)先確定整車的設計要求;
(2)然后確定車輛的功率及能量要求
?。?)選擇所能匹配合適的電芯
(4)確定電池模塊的組合結(jié)構(gòu)形式
?。?)確定電池管理系統(tǒng)設計及熱管理系統(tǒng)設計要求