動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)是指為電動(dòng)汽車(chē)供應(yīng)動(dòng)力的儲(chǔ)能裝置，由一個(gè)或多個(gè)電池組和電池處理系統(tǒng)組成。動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)以滿足車(chē)輛的動(dòng)力需求等規(guī)劃為基礎(chǔ)。

一個(gè)典型的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)

由于電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)品種和操作方法不同，導(dǎo)致對(duì)動(dòng)力鋰電池的功能要求也不盡相同。純電動(dòng)汽車(chē)的行駛完全取決于電池系統(tǒng)的功率，電池系統(tǒng)容量越大，行駛時(shí)間越長(zhǎng)，但電池系統(tǒng)的體積和組成部分越大。雖然混合動(dòng)力汽車(chē)的容量要求低于純電動(dòng)汽車(chē)，但在一定的時(shí)間內(nèi)應(yīng)能供應(yīng)較大的瞬時(shí)功率。而串聯(lián)式和并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)的電池系統(tǒng)要求是不同的。

一般電池和電力系統(tǒng)規(guī)劃過(guò)程如下:(1)第一個(gè)承認(rèn)車(chē)輛規(guī)劃需求(2)然后承認(rèn)車(chē)輛的電力和能源需求(3)選擇匹配合適的電池(4)承認(rèn)電池模塊結(jié)構(gòu)的組合方法(5)承認(rèn)電池和熱處理加工系統(tǒng)規(guī)劃系統(tǒng)規(guī)劃需求(6)仿真模擬和測(cè)試。

動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車(chē)的重要組成部分，下面首先根據(jù)其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和功能來(lái)談?wù)勔?guī)劃要求。它分為四個(gè)重要部分:電池模塊、電池處理系統(tǒng)、熱處理系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)。

1.電池模塊的結(jié)構(gòu)和規(guī)劃

動(dòng)力鋰電池模塊是指通過(guò)串并聯(lián)組合，保護(hù)電路板和外殼，直接供應(yīng)電能的動(dòng)力鋰電池單體的組合。它是電力電池系統(tǒng)的二次結(jié)構(gòu)之一。動(dòng)力鋰電池單體是電池電池，根據(jù)陰極材料要進(jìn)行劃分，重要包括鋰鈷酸、鋰錳酸、鋰磷酸鐵和鋰鎳鈷錳酸三種材料。

根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的形狀來(lái)劃分，首先分為圓柱形細(xì)胞、方形細(xì)胞和軟包裝這三種，它們的優(yōu)缺點(diǎn)也很明顯。電池的功能在一定程度上決定了電池模塊的功能，從而影響整個(gè)動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的功能。因此在進(jìn)行動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，一定要根據(jù)車(chē)輛的規(guī)劃要求來(lái)選擇電池的材料和形狀。

首先是通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)的功率需求和各種高壓電機(jī)元件的功耗、按時(shí)和工作溫度來(lái)確定電池系統(tǒng)的容量。在設(shè)計(jì)電池模塊時(shí)應(yīng)考慮電池的特性。因?yàn)楣β孰姵氐妮敵?輸入在不同的溫度下會(huì)發(fā)生變化。容量、輸出功能隨著時(shí)間的使用會(huì)逐漸退化。電池的功能和選擇一旦出現(xiàn)規(guī)劃故障，就不會(huì)滿足低溫加速功能和爬坡功能，而且當(dāng)電池老化時(shí)也會(huì)影響系統(tǒng)功能。電池模塊由多個(gè)電源單元串并聯(lián)組成，包括單體、固定結(jié)構(gòu)、電氣連接設(shè)備、溫度傳感器、電壓檢測(cè)線等。

動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)(電池→模塊→系統(tǒng))結(jié)構(gòu)規(guī)劃流程

根據(jù)車(chē)輛規(guī)劃的要求對(duì)電池模塊進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，要考慮以下幾個(gè)方面:

電池組的固定連接方式應(yīng)根據(jù)動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)規(guī)劃的所有要求，根據(jù)所選擇的電池結(jié)構(gòu)形狀確定。

電池模塊設(shè)備要求密封性適中，每個(gè)結(jié)構(gòu)部件都有足夠的強(qiáng)度，防止因電池內(nèi)力和外力引起的變形或損壞。

電池電池及電池模塊應(yīng)有專(zhuān)門(mén)的固定設(shè)備，結(jié)構(gòu)緊湊，并根據(jù)電池盒的散熱情況設(shè)置通風(fēng)散熱通道。

電池單體之間的導(dǎo)電連接距離應(yīng)盡可能短，連接應(yīng)牢固，最好有彈性。各導(dǎo)電連接部分的電導(dǎo)率應(yīng)滿足電氣設(shè)備的最大過(guò)流。

充分考慮電池串、并聯(lián)高壓連接之間的絕緣保護(hù)問(wèn)題，如絕緣間隙、爬電距離等。

2.電池處理系統(tǒng)規(guī)劃

電池處理系統(tǒng)(BMS),即管理系統(tǒng),每個(gè)單體電池的首次發(fā)現(xiàn)在電池和電池狀態(tài)的情況下,根據(jù)電池的條件(集團(tuán))的電池(集團(tuán))正確操作的戰(zhàn)略調(diào)整,能夠承受上層控制模塊控制信息和做出必要的回應(yīng),結(jié)束動(dòng)力鋰電池(組)的充放電過(guò)程，以保證動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

電池處理系統(tǒng)

電池處理系統(tǒng)的規(guī)劃包括軟件規(guī)劃和硬件規(guī)劃。硬件重要由數(shù)據(jù)采集單元(采集模塊)、中央處理單元(主控模塊)、顯示單元、平衡單元檢測(cè)模塊(電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、泄漏檢測(cè))、控制元件(熔斷器、繼電器)等組成。中央處理單元由高壓控制回路和主控板組成，數(shù)據(jù)采集單元由溫度采集模塊和電壓采集模塊組成。CAN現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)通常用來(lái)完成彼此之間的信息通信。

電池處理系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

電力電池處理系統(tǒng)中的軟件規(guī)劃功能一般包括電壓檢測(cè)、溫度采集、電流檢測(cè)、絕緣檢測(cè)、SOC預(yù)算、CAN通信、放電平衡功能、系統(tǒng)自檢功能、系統(tǒng)檢測(cè)功能、充電處理、熱處理等。硬件規(guī)劃為軟件規(guī)劃功能供應(yīng)支持，如采集、分析數(shù)據(jù)、接收控制信號(hào)的MCU模塊;電流檢測(cè)模塊收集電池組充放電過(guò)程中的充放電電流。

3.熱處理系統(tǒng)規(guī)劃

當(dāng)車(chē)輛在不同的運(yùn)行條件下，電池系統(tǒng)由于自身的內(nèi)阻，在輸出功率，電能與一定量的熱量，然后熱量的積累使電池的溫度上升，不同的空間安排使電池的溫度不一致。當(dāng)電池溫度超過(guò)正常工作溫度范圍時(shí)，必須限制功率運(yùn)行，否則會(huì)影響電池壽命。為了保證電池系統(tǒng)的電氣功能和壽命，車(chē)輛動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)總體規(guī)劃中有一個(gè)熱處理系統(tǒng)，重要由電池箱、傳熱介質(zhì)、監(jiān)控設(shè)備等部件組成。

從動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成可以看出，熱處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮單電池和電池模塊的結(jié)構(gòu)。因此，在電池系統(tǒng)的整體規(guī)劃中，有必要考慮電池和模塊所處的溫度環(huán)境的影響。在對(duì)電池?zé)崽幚硐到y(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，總體規(guī)劃要求如下:

含義電池全功率運(yùn)行的溫度范圍，含義電池低功率運(yùn)行的工作范圍。具有低溫電池啟動(dòng)功能要求和電池絕緣功能。

電池冷熱功能:電池系統(tǒng)需求規(guī)劃，可在低溫下快速升溫，以滿足車(chē)輛的高功率、高能量需求?；蛟S汽車(chē)熱處理系統(tǒng)應(yīng)選擇空調(diào)系統(tǒng)或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水，使電池系統(tǒng)保持在最佳工作溫度范圍內(nèi)。而選擇自動(dòng)加熱方式還是強(qiáng)制加熱方式和強(qiáng)制冷卻方式，功率會(huì)有很大不同。

制冷和加熱方法，如空氣冷卻或液體冷卻。應(yīng)考慮空氣冷卻系統(tǒng)和液體冷卻系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。

風(fēng)冷冷卻結(jié)構(gòu)和液冷冷卻結(jié)構(gòu)示意圖

4.機(jī)電系統(tǒng)規(guī)劃

機(jī)電系統(tǒng)重要包括高壓系統(tǒng)、電池箱、連接線束、機(jī)械連接器等。

電氣系統(tǒng)規(guī)劃首先涉及高壓部分，高壓系統(tǒng)重要由繼電器、電流傳感器、電阻和熔斷器組成。在規(guī)劃高壓系統(tǒng)時(shí)，要考慮電源和輸出之間的平衡。電動(dòng)汽車(chē)電源側(cè)為驅(qū)動(dòng)電池;HEV和PHEV指的是驅(qū)動(dòng)它們的電池和發(fā)動(dòng)機(jī)所出現(xiàn)的電力。對(duì)車(chē)輛的需求隨車(chē)輛狀況和行駛狀況的不同而不同。輸出端是指由高壓電力驅(qū)動(dòng)的機(jī)器