動力電池系統設計的案例
電動汽車動力電池均衡方法研究 附電動汽車動力電池管理系統設計譚曉軍下載
根據當前我國對于均衡裝置的電流評定標準來看，組合電池的電流應當是動力電池的0.05倍或者0.1倍，在此區間內是比較合適的。
3.2均衡結果
組合電池的內部差異會影響電動汽車的運行效率與安全性，因此為了減少電池荷電狀況的異常，采用均衡裝置將組合電池進行連接，改善電池的性能，增長電池的使用周期。例如對28組12Ah、336V的鎳氫組合電池進行電源輸出，經過測量和得出電壓差異值低于0.05V。此外，將該組合電池的電壓降低到電池荷電狀況的10%，將此范圍內的所有組合電池進行對比，就可以得出組合電池的均衡前后電壓差異指數為50mA，說明均衡效果顯著。再者，組合電池的均衡前電壓小于均衡后的電壓，并且動力電池的容量上升49Ahs，同比增加16%。得出如果上述組合電池不進行均衡處理，就會導致電池差異性越發嚴重，使得動力電池的輸出功率大大降低。
4結語
本文就當前電動汽車動力電池的均衡中存在的問題進行闡述，并使用上述均衡方式進行實驗，將12Ah、336V的鎳氫組合電池采用集中均衡與分散均衡的方法進行實驗，根據結果所得的電壓差異都小于0.05V，符合均衡檢測的標準。從另一方面說明采用均衡方式解決組合電池之間額不平衡差異是十分有效的。但是如果在進行解決的過程中，由于組合電池的數目較大，導致動力電池的內部差異過大，此時應當將組合電池的規格、體積、質量進行統一，加設檢測節點，及時尋找出其中存在問題的組合電池，能夠在一定程度彌補均衡方式的不足之處。
下載地址：電動汽車動力電池管理系統設計譚曉軍
展開 電子書免費領丨電動汽車動力電池管理系統設計，入門最佳選擇
與傳統內燃機驅動的汽車相比，電動汽車需要解決一系列與電有關的技術問題，例如驅動電機問題、動力電池問題、電輔助系統問題，等等。
本書所設計的電池管理技術，從屬于電動汽車的動力電池系統，融合了電子、自動控制以及通信網絡等相關技術，重點解決動力電池的檢測、安全保護以及優化管理問題。
本書是筆者依據過去五年在電動汽車相關領域工作的累積所編寫。筆者在從事動力電池管理系統研究時，也非常希望能參考到一本類似的技術文獻，但當時國內外幾乎沒有類似的出版物。
隨著電動汽車的研發越來越熱，從事這一行業工作的技術人員越來越多，筆者認為有必要把這幾年的體會與同行們進行分享。希望能實現兩個目的：
一、系統地闡述動力電池管理系統設計與實現的要點，避免走彎路；
二、拋磚引玉，希望引起更多同行朋友對這一技術領域的重視，共同促進電動汽車核心技術的快速發展。
以下是本書部分內容
獲取完整版請看文末
**本資料來自網絡,如有侵權請聯系客服刪除
·
·
·
領取方式：
微信掃碼回復關鍵詞 「電池」
???? 免費領取完整電子書 ????
（另附鋰離子電池、燃料電池專項進階書籍，詳情咨詢客服領取）
展開 電池系統開發設計解析
缺點：集流體上電流密度分布不均勻，造成內部各部分反應程度不一致；電芯內部產生的熱量很難得到快速釋放，累積會造成電池的安全隱患。
② 方形結構
優點：對電芯的保護作用要高，可以通過減少單體電池的厚度保證內部熱量的快速傳導，電芯的安全性能有較大的改善。
缺點：殼體在電芯總重中所占的比重較大，導致單體電池的能量密度較低，內部結構復雜，自動化工藝成熟度相對較低。
③ 軟包結構
優點：外部結構對電芯的影響小，電芯性能能優良；封裝采用的材質質量要小，電池的能量密度最高。
缺點：大容量電池密封工藝難度增加、可靠性相對較差；所采用的鋁塑復合封裝膜機械強度低，鋁塑復合膜的壽命制約了電池的使用壽命。
那么首先要通過電動汽車的動力需求以及各種高電壓機器配件等所需的消耗電力、時間以及使用溫度來確定電池系統的容量。然后在進行電池模塊設計時要考慮到動力電池的特性。因為動力電池在不同溫度下輸出/輸入會發生變化。容量、輸出性能會隨使用時間逐漸退化。電池的性能與選擇一旦出現設計錯誤，將不能滿足低溫時的加速性能和爬坡性能，并且當電池老化時還會給系統性能造成影響。電池模組由多個動力電芯串并聯組合而成，包括單體電芯、固定框架、電連接裝置，還有溫度傳感器、電壓檢測線路等。
動力電池系統的結構設計流程（電芯→模塊→系統)
2.電池管理系統的設計
電池管理系統（BMS），即BatteryManagement System，通過檢測電池組中各單體電池的狀態來確定整個電池系統的狀態，并根據它們的狀態對動力電池系統進行對應的控制調整和策略實施，實現對動力電池系統及各單體的充放電管理以保證動力電池系統安全穩定地運行。電池管理系統的基本功能可以分為檢測、管理、保護這三大塊。具體來看，包括數據采集、狀態監測、均衡控制、熱管理、安全保護、信息管理等功能。
展開 讀者投稿｜純電動汽車動力電池管理系統五部曲之二：單體電池建模研究
第一篇 動力電池試驗研究
第二篇 單體電池建模研究
純電動汽車的主要能量來源為動力電池系統，其性能直接影響整車的經濟性、動力性和可靠性。電動汽車與傳統燃油汽車最大的區別是用動力電池作為動力驅動，而作為銜接電池組、整車系統和電機的重要紐帶，電池管理系統(BMS)的重要性不言而喻。完善的 BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現過充電和過放電，并且延長電池的使用壽命，監控電池組及各電池單芯的運行狀態，有效預防電池組自燃，實現突發事件預警，為保障安全贏得時間。
筆者在梳理電池管理系統開發過程中的關鍵技術，為動力電池管理系統設計，測試生產提供理論基礎。計劃分為5個篇章來整理電池管理系統的開發中關鍵技術，今天首先聊一下第二篇章單體電池建模研究及模型參數。
圖1 電池管理系統開發過程中的關鍵技術
單體電池模型用以模擬電池動力學特性動態電池模型，是設計高效可靠的電池管理系統（Battery Management System）的基礎。鑒于等效電路模型簡單的結構，良好的動態響應特性，以及狀態空間方程易于求取的優點，因此非常廣泛的應用于純電動汽車電池管理系統的研究領域中。
不同單體電池模型對比
建立單體電池等效電路模型，將模型與電池辨識參數進行配比，同時利用辨識工具完成參數識別，分析電池端電壓在不同工況下的動態響應，并逐步改進電池等效電路模型，提高電池精度，為后期電池狀態估計（SOC,SOP,SOE,SOH）提供基礎。
展開 
動力電池組的連接與可靠性剖析
總的來說，混合系統比串聯系統可靠性高，比并聯系統簡單。
3、動力電池組
動力電池組是指動力電池單體經由串并聯方式組合并加保護線路板及外殼后，能夠直接提供電能的組合體，動力電池組是組成動力電池系統的次級結構之一。動力電池模組是由多個單體電芯串并聯組裝而成，單體電芯之間連接與緊固，要求連接片與電池的極柱接觸電阻小、抗振動、牢靠程度高。
無論是用激光焊焊接、電阻焊焊接還是螺栓機械鎖緊，都必須保證成組后的電池系統在電動車輛實際行駛過程中的可靠性和耐久度。在不同的動力電池系統設計需求里，其體積能量密度、質量比能量密度以及體積功率密度等都會與動力電池系統中單體電池之間連接結構與工藝相關。
按動力電池組電芯的結構形狀來分，主要分為圓柱電芯和方形電芯，各自的優缺點也十分明顯，從外殼材質上可分為金屬殼（鋼殼或鋁殼）和鋁塑膜封裝（聚合物鋰電池）。從極柱類型上又可以分為外螺紋極柱、內螺紋型極柱、平臺型極柱以及鋁鎳長條型極耳（聚合物鋰電池類型的極耳）。
不同極柱類型的電池，在電池成組方式、連接工藝也會有很大不同，同時有各自的優缺點。動力電池模組是由多個單體電池連接組成，而單體電池之間連接的方法和工藝的選擇需根據電池類型及其極柱（極耳）的類型來定。在一定程度上，電芯的性能決定了電池組的性能進而影響整個動力電池系統的性能。
因此在進行動力電池系統設計，一定要根據整車的設計要求去選擇電芯的材料及形狀。
4、動力電池組連接與可靠性
在采用動力電池單體構成動力電池組時，常采用以下兩種連接方式：①將動力電池單體先串聯后在并聯的組合方式；①將動力電池單體先并聯后在串聯的組合方式。
展開 動力電池熱管理系統組成及其設計流程
3、空/水混合冷卻型電池包
以下模型為空/水混合冷卻型電池熱管理及整車熱管理模型，并對該系統進行了不同季節、不同車況的熱管理仿真，并結合控制策略，研究了不同檔位的采暖和電池加熱工況以及純加熱工況，對系統設計及控制策略優化提供了重要依據。
最后小編想說電池的溫度直接影響了電池的安全性，因此電池的熱管理系統設計研究是電池系統設計中最關鍵的工作之一。必須嚴格按照電池的熱管理設計流程、電池的熱管理系統及零部件類型、熱管理系統的零部件選型及熱管理系統的性能評估等多個方面來進行電池系統熱管理的設計和驗證，才能保證電池的性能和安全性。
來源：電動知家
展開 【9月13-14日 北京】新能源動力電池全壽命設計與應用技術高級培訓班
新能源動力電池全壽命設計與應用技術高級培訓班
一、培訓背景：
新能源汽車的關鍵在于取代燃油的新的能源成功的使用。我國十幾年發展新能源汽車的實踐證明，動力電池系統的安全和精準管理關系到新能源汽車的成敗。事實上，新能源汽車出現的故障將近有一半來自于動力電池，電動汽車的安全直接或間接與動力電池有關。
目前純電動汽車還不能令人滿意的地方，例如，車輛續駛里程短、充電時間長、電池衰減快、電池安全問題，這是卡關的地方。而這些問題直接關系到電動汽車的用戶滿意度。因此，把電池系統做好，可以緩解這些問題，是解決這兩個問題的必由之路。
今后國家要求新生產的電動汽車不但能夠無故障地上路，還需要滿足一定的里程-電池容量比例指標。這就要求電池系統全壽命周期滿足安全性、可靠性、控制精準性等。隨著國家補貼退坡,雙積分政策的推出,電動汽車退役電池的梯次利用,給電動汽車動力電池的運營模式及研發提出了創新的要求.通過采用車電分離模式,實現動力電池共享，并考慮電池包梯次利用的設計問題。
為了提升對電池系統設計能力與滿足節能減排的國家政策，特邀請汽車動力電池系統領域資深專家為本次培訓系統授課，介紹動力電池全壽命設計的方法、流程，動力電池系統安全設計及評價方法、換電電池系統核心技術等內容。同時針對現場提出的相關問題分享演講者在此方面的經驗體會。
二、講師介紹：
資深專家：具有14年以上新能源汽車動力電池系統、BMS、VCU及功能安全開發經驗，主要完成ISG混合動力電池管理系統BMS控制策略開發、電動環衛車換電電池系統開發、混合動力電池系統仿真分析、全氣候動力電池系統開發、國內首款量產乘用車換電電池系統開發，承擔系統開發、關鍵算法開發。在汽車工程等核心期刊發表多篇電池系統開發相關論文。申請電池系統相關發明專利30多篇，已獲得10篇以上發明授權。
展開 刀片電池系統的拆解2 電池管理系統設計
7月份寫了這篇文章《刀片電池系統的拆解1 電子電氣設計》，今天接著梳理一下電池管理系統。我盡量客觀地分享，歡迎大家在留言區暢所欲言。
一、刀片電池系統的采樣線路
（1）從整體的基本線路連接來看，刀片電池系統設計的出發點，是在電芯層面提高集成效率，也正是這樣，比亞迪似乎把CMU這個部件當導線來用，如下圖所示。
圖1 EV的刀片系統在采樣系統環節省略了采樣線
這個電池系統由于長度很長，用了大量的PCB來實現連接的功能（每塊CMU有22個采樣點，可實現11節電池的采樣），由于刀片電池是多節串聯，所以使用的CMU是根據總電量和串數進行調節的。
圖2 CMU的情況
（2）CMU的設計
下面有一張圖，CMU通過激光焊接的方式固定在了電芯的輸出極上面，也達到了把CMU支撐起來的效果。整塊板主要包含AFE和菊花鏈的芯片。在這里最重要的是，比亞迪把均衡電路給干掉了，沒有放電電阻、沒有控制放電電阻的三極管。只保留輸入的濾波電路和通信電路。這個CMU的設計，有幾點特殊的地方：
均衡電路的設計
似乎也沒有電芯溫度的采樣，只靠AFE的板載溫度傳感器來替代
備注：這個可以大家一起來討論下，從長期的演進來看，BMS不帶均衡可以么？比亞迪在三元版本的產品中還是帶著均衡電路的，到了刀片電池的版本
圖3 刀片電池系統的CMU
二、主控電路
我目前找到的資料顯示，刀片電池系統主要分兩個版本，分別為3連接器和4連接器。兩個版本相同的部分是：CMU通信電路接口、對外通信控制接口、兩個繼電器控制和電流Shunt的接口三部分。
展開 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統性能研究-STARCCM+
(3)通過實驗驗證了基于液體的電動汽車動力電池熱管理系統設計的有效性，同時也驗證了仿真精度，特別是對產熱模型的修正，也需要通過實驗測量進行驗證。
(4)所設計的基于液體的電動汽車動力電池熱管理系統在40℃高溫1.5C充電工況下，可控制電池溫度45℃以內，充電結束電池最高溫度在29～36℃；40℃高溫1C放電工況下，可控制電池溫度40℃以內，充電結束電池最高溫度在32～40℃；加熱過程，電池溫度先升高后降低，充電結束電池最高溫度為24℃，最低溫度為16℃，溫差8℃。
免責聲明：文章來源于網絡（陳通,孫國華,王明強等.基于液體的動力電池熱管理系統性能研究[J].電源技術,2019,43(04):658-661.），僅供學習交流分享，版權歸原作者所有，如果侵權請聯系我們予以刪除
編者注：
文章中：冷卻液流量為25L/min,溫度為25 ℃,環境溫度為27 ℃或40 ℃；這只是入門級別的仿真，并沒有考慮整車真實情況，即：一般的換熱需要通過chiller進行換熱，無法滿足一開始就恒定定進口25℃的條件；
正確的方法是：設置一個目標水溫=20℃，限制一個直冷功率KW；如下圖所示：
文章來源：新能源電池熱管理
展開 新能源汽車動力電池系統電性能試驗研究
動力電池系統作為新能源汽車核心三電部件之一，其電性能將直接影響整車的動力性與續駛里程指標。因此，試驗驗證動力電池系統的電性能在新能源汽車的設計開發過程中顯得尤為重要。
本文以某公司純電動廂式輕卡用動力電池系統為研究對象，以國家標準31467.2為依據，分別從容量和能量、功率和內阻以及能量效率等5個維度試驗研究其電性能并最終給出試驗結論，以評估該動力電池系統的電性能。
1 動力電池系統電性能試驗方法
1.1 試驗對象
動力電池系統作為新能源汽車的儲能系統，是車輛重要的能量來源。測試用動力電池系統結構模型如下圖1所示，其技術參數如下表1所示。
該動力電池系統包括兩個蓄電池包（每個蓄電池包由1P6S和1P7S兩種規格的蓄電池模塊串聯而成）、一個高壓盒（內含電池管理系統（BMS）、高壓和絕緣檢測模塊以及保險絲和繼電器等部件）和若干動力線束、通訊線束等，通過CAN網絡與整車進行通訊。
1.2 試驗原理
動力電池系統電性能試驗原理如下圖2所示。BMS通過CAN總線與動力電池綜合性能測試系統建立通訊，并將動力電池系統的電壓、電流和溫度等信息上報。上位機PC對測試系統的輸出電壓、電流及BMS上報信息進行同步儲存，并將動力電池系統的單體電壓和溫度等信息作為工況截止條件，實現準確判定并自動進行工步跳轉。將動力電池系統布置在步入式高低溫交變濕熱試驗箱中，可測試其在不同環境溫度下的電性能。
1.3 試驗項目
目前有關動力電池系統電性能測試的主要依據是GB/T31467.1-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第1部分：高功率應用測試規程》和GB/T31467.2-2015《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第2部分高能量：應用測試規程》這兩個國家標準。
展開 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統性能研究-STARCCM+
(3)通過實驗驗證了基于液體的電動汽車動力電池熱管理系統設計的有效性，同時也驗證了仿真精度，特別是對產熱模型的修正，也需要通過實驗測量進行驗證。
(4)所設計的基于液體的電動汽車動力電池熱管理系統在40℃高溫1.5C充電工況下，可控制電池溫度45℃以內，充電結束電池最高溫度在29～36℃；40℃高溫1C放電工況下，可控制電池溫度40℃以內，充電結束電池最高溫度在32～40℃；加熱過程，電池溫度先升高后降低，充電結束電池最高溫度為24℃，最低溫度為16℃，溫差8℃。
免責聲明：文章來源于網絡（陳通,孫國華,王明強等.基于液體的動力電池熱管理系統性能研究[J].電源技術,2019,43(04):658-661.），僅供學習交流分享，版權歸原作者所有，如果侵權請聯系我們予以刪除
編者注：
文章中：冷卻液流量為25L/min,溫度為25 ℃,環境溫度為27 ℃或40 ℃；這只是入門級別的仿真，并沒有考慮整車真實情況，即：一般的換熱需要通過chiller進行換熱，無法滿足一開始就恒定定進口25℃的條件；
正確的方法是：設置一個目標水溫=20℃，限制一個直冷功率KW；如下圖所示：
文章來源：新能源電池熱管理
展開 
Kuli軟件用于電池系統1D仿真實例
動力電池熱管理系統設計的總體流程一般如下：
（1）確定外部輸入。這一部分通常是指考慮與分析整車使用要求和環境要求，比如功率、能量、放電倍率、行車工況、環境溫度等因素。
（2）根據外部輸入確定電池功率需求以及能量需求。
（3）計算電池生熱量。通常，電池生熱量可以根據電化學理論、熱力學理論等計算。但在工程中，可以用簡單的焦耳熱去代替。
（4）根據車輛使用的環境要求，確定動力電池系統是否需要設計冷卻系統、加熱系統和保溫系統。同時，在冷卻系統設計中要確定是使用自然冷卻方案、強制風冷方案還是強制液冷方案。
（5）根據1～4確定設計說明書，如果計算結果超過熱管理設計目標，那么要重新考慮電池選型或者電池熱使用環境。
（6）根據設計書進行詳細設計，包括結構設計以及仿真分析。在這一階段，CFD仿真和熱仿真占用了大量時間，結構設計根據仿真結果進行調整與完善。
（7）動力電池的試制。
（8）動力電池熱管理性能測試，包括冷卻效果測試、加熱效果測試和保溫效果測試三個基本方面。
接下來給一個具體的案例來分析一下，99s48p電池系統，采用液冷方案，每個模組以750W功率對外放電，期望獲得730s后的電池溫度分布。
有些仿真參數和實際值不相符，本例僅僅表明方案和效果！
電池系統仿真需求的參數有以下幾個方面：
仿真之前，需要知道電池的比熱容，導熱系數，密度等數據。
關于電池的內阻，一般用直流內阻來計算發熱量。
展開 干貨‖新能源動力電池全壽命設計及應用技術培訓系列一
（一）
干貨‖智能汽車域控制器 V2X概述
干貨‖先進的駕駛輔助系統（ADAS）系列（三）
干貨‖先進的駕駛輔助系統（ADAS）系列（二）
干貨‖先進的駕駛輔助系統（ADAS）系列（一）
干貨‖電動汽車電驅動系統集成開發流程
干貨‖V2X信息安全V1.0
干貨‖車身及與各系統匹配設計開發（六）
干貨‖車身及與各系統匹配設計開發（五）
干貨‖車身及與各系統匹配設計開發（四）
干貨‖車身及與各系統匹配設計開發（三）
干貨‖車身及與各系統匹配設計開發（二）
干貨‖車身及與各系統匹配設計開發（一）
干貨‖座椅舒適性開發流程系列（三）
干貨‖座椅舒適性開發流程系列（二）
干貨‖5G車聯網技術
干貨‖座椅舒適性開發流程系列（一）
干貨‖新能源動力電池全壽命設計及應用技術系列（三）
干貨‖新能源動力電池全壽命設計及應用技術系列（二）
干貨‖新能源動力電池全壽命設計及應用技術系列（一）
干貨‖強電系統的冷卻(電機逆變器) 系列（二）
干貨‖強電系統的冷卻
展開 MODEL動力電池系統分析報告
保時捷Taycan細節設計解析（包含電池、充電、車身、熱管理、動力系統、底盤））
Model 3 汽車技術資料-免費下載
特斯拉高壓系統及高壓線束解析
雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析大眾MEB平臺高壓部件解析（電池、連接器、高壓線、充電座、動力系統）
第十九講：電池系統建模預測動力典型性能及壽命 | 達索系統百世慧
電池作為電動汽車的重要部件，對電動汽車的動力性、安全性和經濟性等至關重要，電池系統的合理設計對于提高電池使用壽命，保證續航里程有決定性作用。基于模型的電池系統開發，針對電池的電性能、熱性能和老化特性進行耦合分析，并結合電池的多樣化使用場景，保證電池性能輸出及電池壽命達到質保里程的要求。
會議時間：
2022.7.28 14:00-15.00
講師介紹：
主講人：錢劍杰，達索系統CATIA系統工程高級顧問，2012年畢業于浙江大學，碩士。豐富的系統工程及系統仿真業務咨詢經驗，業務領域包括航空航天、汽車、高科技、新能源等行業。
報名鏈接：
（注：掃碼報名）
產品咨詢：
Simulia網站：https://vsystemes.com/
展開 