電池系統設計與開發的案例
電池系統開發設計解析
4.相關規范標準要求
標準
名稱
GB/T 31484-2015
電動汽車用動力蓄電池循環壽命要求及試驗方法
GB/T 31485-2015
電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法
GB/T 31486-2015
電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法
GB/T 31467.1-2015
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
GB/T 31467.2-2015
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
GB/T 31467.3-2015
電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統第3部分：安全性要求與測試方法
GB/T 18384.1-2015
電動汽車 安全要求 第1部分：車載可充電儲能系統
GB/T 18384.2-2015
電動汽車 安全要求 第2部分：操作安全和故障防護
GB/T 18384.3-2015
電動汽車 安全要求 第3部分:人員觸電防護
GB 4208-2008
外殼防護等級（IP代碼）
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展開 基于ISO26262的動力電池系統高壓功能安全概念
基于ISO26262的動力電池系統高壓功能安全概念
本文轉自公眾號：電池系統設計與開發
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LG電池XITONG 液冷系統模組解析
LG作為電池系統方面的專家，尤其獨到的設計理念，下面展示一些設計方案。
以下這個圖比較清晰，模組設計上其實兼容了兩種形狀。
采用液冷方案的電池系統
相比較而言，Ford和LG在Focus EV上做了些許的改進，組合要是冷卻管和散熱方式上有些變化，主體結構有些許差異。
實物圖
下圖是相應的管道接口，復雜程度不言而喻，而且人家可以保證密封以及防泄漏能力。
下圖是LG 近幾年為OEM準備的電池系統，不乏沃爾沃，通用等一線大品牌。
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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 
電池系統開發及功能安全需求
電池系統開發及功能安全需求
使用 MBD 框架解決電池管理系統開發難題
簡化 BMS 控制算法的開發以實現里程、電池壽命和安全性能最大化。
電池管理系統控制驗證
電池管理系統 (BMS) 控制軟件的工程設計過程是一項復雜的任務，必須達到電池電源即刻性能和長期安全操作之間的平衡。需要強大的算法才能準確確定電池狀態以確保可用電源、功率等級和電池壽命的信息可靠。在電池硬件原型上直接開發底層算法格外耗時、容易出錯且易于引入安全失誤點。基于模型的設計 (MBD) 框架為不同開發階段和工作條件下重用測試場景提供了一種機制，能夠確保電池的安全操作。
本次網絡研討會將講解如何設置 MBD 框架以便在虛擬電池組上開發和測試 BMS 算法。主要內容包括高級最佳控制方法如何提高電池性能、工程師們如何在不同開發階段使用不同測試環境（例如模型在環、軟件在環和硬件在環）來重用虛擬電池組以及如何在不同開發階段重用測試場景。
學習內容：
電池管理控制系統中關于里程焦慮、安全性和最佳車輛性能的重要子系統
如何使用虛擬電池模型分析控制系統行為并以可重復的方式快速測試其性能，包括熱量管理策略
影響電池組壽命的主要因素，以及 BMS 如何幫助監控和延長電池組壽命
點擊鏈接 獲取完整內容：http://avz6v7gw1lfs7v7u.mikecrm.com/9hNbL9z
展開 Gentherm與DNS合作 開發創新型電池連接系統
蓋世汽車訊 10月21日，創新熱管理技術開發商Gentherm與大唐恩智浦半導體（Datang NXP Semiconductors，DNS）宣布，兩家公司將共同開發一種新的電池連接系統，集成全球汽車市場中電池模塊控制的電子元件。
（圖片來源：Gentherm）
這種首創的電池連接系統將DNS的單電池監測集成電路（IC）和電阻抗光譜（EIS）與Gentherm電池連接系統（Cell Connecting Systems）的專有設計相結合，取代了復雜的傳感器電纜線束。其中，Gentherm電池連接系統是一種由獨特的機械結構工藝（MSP）制成的基于箔的導體。
通過將這兩種技術結合，兩家公司推出全新電池單體監控解決方案，可實現電池監控軟件和系統的可見性，為顯著改善電動汽車（EV）電池性能、安全性、壽命和用戶反饋鋪平道路。
Gentherm高級副總裁兼數字內飾和電池性能解決方案總經理Thomas Stocker表示：“此次合作將對電動汽車（EV）和相鄰市場產生重大影響，是里程碑式的進展。通過測量電池內部電芯的實際健康狀況和溫度，我們能夠提高電動汽車的安全性和使用壽命，從而為客戶提高經濟性和性能。”
大唐恩智浦半導體首席執行官Todd Liu表示：“DNS開發具有片上EIS功能的創新電池監控IC，可提供對電池內部發生情況的寶貴信息。通過結合Gentherm的先進電池連接系統技術，我們的IC可實現最高的電池安全性，以及最大化電池性能。”
今年10月，Gentherm和DNS向一家全球主要汽車電池制造商交付了該技術的第一個原型，是該原型在未來電池應用的重要里程碑成就。
展開 新能源電池產業熱點聚焦：PLM產品開發、電池碳管理及設計仿真一體化介紹【內含主題研討會】
全球市場新格局下，電池產業亟待加速新技術/新產品的開發管理、高效的設計/仿真一體化能力、以及更精準的碳排放/ESG碳管理等，達索系統致力于推動全球可持續發展的應用和實踐，一直以來，與電池行業先鋒客戶通過數字化手段，幫助企業實現快速發展和快速創新，共同推動電池產業成果的產業化進程。
達索系統憑借動力電池和新能源方面的專業知識及強大虛擬孿生技術，耕耘新能源行業，在電池技術的發展和應用解決方案的數字化提供諸多方案，賦能多樣化的能源應用場景。達索2024探索之旅第二季10.15日研討會 聚焦 新能源電池產業可持續發展 及 新技術引入 等熱門話題，并將針對 動力電池全產業鏈進行技術拆解與實例分享 為您帶來兩大主題直播，上方掃碼或文末預約。
更多新電池產業鏈PLM產品開發、電池碳管理、電池設計仿真一體化相關內容下滑了解。
新電池產業鏈PLM產品開發
PLM，即產品生命周期，是一種系統的方法，用于管理產品從概念到退役的整個生命周期。在電池行業，PLM的應用尤為重要，因為電池產品的開發、生產、使用和回收涉及多個環節和復雜的技術，PLM在電池行業的應用可以在整個產品開發過程中提供不小的助力。
目前電池行業面對這技術快速發展、嚴格的法規要求、市場需求的多樣化以及環境保護的壓力等一系列挑戰，PLM在電池行業的應用可以幫助企業應對上述挑戰，并提高競爭力。
PLM在電池行業中的具體應用：
產品開發與設計：PLM系統可以集成產品開發過程中的各個環節，從市場需求分析、概念設計到詳細設計和原型測試。通過PLM系統，企業可以實現跨部門協作，縮短產品開發周期，提高產品質量。
數據管理：PLM系統可以集中管理產品相關的數據，包括設計圖紙、物料清單（BOM）、測試數據等。這有助于確保數據的一致性和完整性，避免因數據不一致而導致的生產問題。
展開 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 東京工業大學開發碳-空氣電池 推動下一代儲能系統發展
這首次證明具有波多平衡的 CASB 系統，經過重復發電（10 次充放電循環）沒有退化，燃料電極沒有發生降解。
研究人員表示，與儲氫系統相比，預計CASB系統的尺寸更小，系統效率更高。這為開發緊湊高效的碳儲能系統奠定了基礎，再加上使用可再生能源，有助于實現無化石燃料未來。
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CAE軟件在質子交換膜燃料電池及其系統開發中的應用
CAE軟件在質子交換膜燃料電池及其系統開發中的應用
Model S Plaid 電池系統設計
Ingineerix大神在油管上對Model S Plaid的電池系統和動力系統做了一些拆解和評論，我想分兩期把這個內容給梳理一下。在這里由于模組沒有拆，主要能得到的信息包括：整體模組結構的設計思想和電氣設計。據我了解這個設計，未來提升的能力是400V+*900A，走的是大電流的路線。
一、電池模組設計
這個電池系統整體分隔為5個區域，從目前的設計來看，可能是從大模組過渡到了和系統整體粘接的程度。
圖1 Model S Plaid的電池系統
這5個大電池塊的正負極布置在兩個長側邊，通過busbar焊接串聯起來，模組里面電池的配置為22S72P，整個電池系統達到了110S72P，其實把整體的電壓拉高了，額定電壓為401V，電芯數量根據初步計算為7920個18650電芯，松下在這款電芯上提高了能量密度。模組尺寸目前還不清楚，沿寬度方向來延伸布置，大概在1.3-1.4m左右。
圖2 特斯拉在模組邊沿母線的處理（上面蓋了絕緣層）
在這一邊的模組邊沿的母線設計中，可以說很有意思的設計了：一定程度的熔斷保護，我覺得這是特斯拉能有效使用Pyrofuse的關鍵，如果只依靠Pyrofuse對功能安全等級要求比較高，在這里使用了電芯、模組兩級的物理熔絲保護，也是在不同層面實現了冗余。
圖3 特斯拉的CMU設計
目前如Model Y的4680一樣，特斯拉把BMS的采樣板CMU做成長條，然后在模組實現一體化，同樣通過結構件和膠固定在端板上，直接通過電芯間匯流排的busbar引腳連接到PCB板子上，這幾乎是完全一樣的。
二、電氣設計
在整個Pack的布置上，Model S Plaid這臺車一開始設計定位就是高性能的車型，所以需要往四驅方向設計，在電氣設計中有非常新的特點。
展開 基于達索平臺BIOVIA、Abaqus模塊實操講解，新電池產業鏈PLM產品開發及碳管理&電池仿真設計一體化【10月15直播】
全球市場新格局下，電池產業亟待加速新技術/新產品的開發管理、高效的設計/仿真一體化能力、以及更精準的碳排放/ESG碳管理等，達索系統致力于推動全球可持續發展的應用和實踐，一直以來，與電池行業先鋒客戶通過數字化手段，幫助企業實現快速發展和快速創新，共同推動電池產業成果的產業化進程。
達索2024探索之旅第二季系列會議“達索系統賦能新電池產業鏈數字仿真一體化協同解決方案”將聚焦新能源電池產業可持續發展及新技術引入等熱門話題，并將針對動力電池全產業鏈進行技術拆解與實例分享。2024年10月15日線上直播，下滑提前預約本場研討會！
研討會主題介紹
Part 1：新電池產業鏈PLM產品開發及碳管理
在新電池產業向前擴展礦山、材料管理；向后延伸梯次回收、ESG碳管理等的進程中，如何從全產業鏈整合的角度對產品資源連續、流程連續、項目、需求、產品線、BOM、文檔等，進行高效敏捷的管理和賦能。
在全球碳積分、歐洲電池護照、中國2030碳達峰、2060碳中和的大趨勢下，通過有效的LCA碳評估手段，從新電池全產業鏈的角度對公司碳排目標、產品規劃、制造運營、企業管理等進行全面的碳排設計和規劃。
講師介紹
高 飛
達索系統大中華區汽車和電池新能源行業高級咨詢顧問，20年全球500強一線汽車0EM企業、研究院的工作經驗，分別在海外車企、國內自主車企、以及央企汽車研究院所中，從事負責企業IT信息化建設、汽車產品開發和科研項目管理等工作。對于汽車行業、電池及新能源行業的產品管理PLM、研發CAD/CAE、制造CAM、可持續發展ESG等，有較深入的研究和實踐。
展開 斯柯達與IBG ?esko利用舊電池開發儲能系統 最高可儲能328 kWh
該新儲能系統的首批單元將采用測試車輛和預生產車輛的電池。之后，二手量產車的電池也可通過這種方式開啟第二次生命周期。
試點項目表明，該固定存儲系統中的電池容量每年僅下降2%左右。因此，該系統可將電池的使用壽命延長至15年，從而顯著改善其碳足跡。在第二次生命周期結束時，斯柯達會在可控過程中回收電池，然后將回收的原材料用于生產新電池。斯柯達的儲能系統具有兩年保修期，若采用的是二次電池，則保修期為八年。該電池系統由市政和國家補貼提供資金支持。
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展開 刀片電池系統拆解 1-電子電氣設計
在網上整理和瀏覽資料的時候，發現一個刀片電池系統的拆解，是對一些比較有趣的部分
做的
整理。當然，我個人最感興趣的部分是電子電氣部分，今天先分享這部分的內容，后續會就結構和冷卻部分再逐一分解，隨后有機會整理一些專業機構對刀片電池的測試分析，做一些摘錄。
下圖左邊是比亞迪做的50kwh+低電量的電池系統，右邊是70+kwh的上下疊層雙排電池系統。有一個共同的特征，就是比亞迪的電池需要一根比較長的母排接回來。
圖1 比亞迪的梯度一個是改變長度，一個是疊兩層
在結構化的設計中，從電氣角度中間需要連接整塊電池的兩端，所以我們能看到兩根很寬的正極和負極的母排連接一體化電池的帶電兩端到BDU配電盒，如下圖所示。
圖2 刀片電池系統的配電盒
備注：據參考的拆解信息說，這根母排的材質為鋁。
而這個BDU配電盒，是有點像我們通常見到的PHEV的接口設計，盡可能復用中間排氣管道的凸出的設計。刀片電池在整車上是兼容BEV、PHEV兩種不同的設計，所以目前看下來都是這樣統一地堆在電池系統上方的設計。
圖3 刀片電池的配電盒輸出
如下圖所示，母排通過螺栓和刀片電池的模組輸出極進行連接。
圖4 高壓母排和模組的連接是用兩個螺栓
為了固定這個BDU，在水冷板上設置了四個固定點，然后為了進行電隔離，工程師采用了一塊四四方方的絕緣墊，來進一步加強絕緣。
圖5 BDU配電盒下面的絕緣墊和水冷板上的四個支撐點
電池管理系統是集成在這個配電盒里面，需要注意的是，這里BMU取消了獨立的外殼，BMU嵌入在BDU里面，然后擰上了一塊蓋板。
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