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CALB 车用动力电池系统设计与开发
谢秋
2017年3月31日
目录
CONTENTS
第一部分：车用动力电池系统概述
第二部分：结构技术
第三部分：电池管理系统
第四部分：系统开发的工具和方法
第五部分：车用动力电池系统开发模式
第一部分：车用动力电池系统概述
● 2014年，公司金属壳电池、软包电池生产线建成并投入使用，公司产品实现转型升级与技术跨越。
● 2015年，中航工业与江苏省政府签署战略合作协议，建设中航绿色电源科技园。
● 2009年，中航工业集团做出大力发展动力电池产业的决定，分三期完成36亿投资规模。
● 2011年，中航锂电洛阳产业园新建1.2亿安时自动化生产线投产。
● 2016年，中航锂电洛阳三期、江苏一期建成投产，公司迎来跨越式发展新阶段。
车辆类型： -EV 用 -HEV 用：
-弱混（12V\48V ）
-中混、强混(144V\~288V) -PHEV 用
安装结构形式： -吊挂式 -盛放式
布置方式
-集中式：系统由一个电池包组成 -分步式：系统由多个电池包组成
车用动力电池系统定义：
一种为车辆提供双向能量转换和能量存储功能的装置。即向外界提供功率和能量，也可以从外界吸收功率和能量。
车用动力电池系统构成
电芯结构路线
方形铝壳软包圆柱
优势：
单体容量大，成组简单，尺寸控
制容易
弱势：
壳体成本
优势：
散热好，成本低，质量能量密度高
弱势：
尺寸控制复杂，日历寿命有待验证
优势：
标准化程度高，成本低，生产效率
高
弱势：
成组复杂
第二部分：结构技术
二、结构技术
结构技术-结构件开发过程
一、车用动力电池系统概述 结构
结构技术-功能分解
二、结构技术
一、车动力电池系统概述
二、结构技术
结构技术-螺栓连接
螺栓等级分级拧紧设备的最低要求
A螺栓失效会危及生命控制变量(扭矩)和检测变量(角度)；
必须存储结果数据以进一步分析
B螺栓失效会导致主要
控制变量(扭矩)和检测变量(角度)
功能不正常
C螺栓失效会导致客户
受控变量(扭矩)
抱怨
VDI 2862
结构技术-螺栓连接
结构技术-激光焊接
结构技术-激光焊接
结构技术-防护
挤压情况下的内部器件防护
结构技术-防护
防水盲孔螺母螺孔间距
边缘处螺孔距箱
体边沿距离
复合材料 140Wh/kg
一、车用动力电池系统概述 磷酸铁锂电池包
结构技术-轻量化
二、结构技术
第三部分：电池管理系统
三、电池管理系统BMS---功能分解
BMS 分类
BCU
PACK
标准模组1标准模组2
……标准模组(N-1)标准模组N
CSC CAN_H
CSC
CSC CSC
CSC
CAN_L CAN_SHLD POWER+GND CAN_H
CAN_L CAN_SHLD POWER+GND
CAN_H
CAN_L CAN_SHLD POWER+GND
CAN_H CAN_L CAN_SHLD POWER+GND CAN_H CAN_L CAN_SHLD POWER+GND
电流采集
高压继电器
充电管理
数据存储
……
SOC SOH
BCU
PACK
标准模组1
……标准模组N BMU
CAN_H
BMU
BMU
CAN_L CAN_SHLD POWER+GND
CAN_H
CAN_L CAN_SHLD POWER+GND
CAN_H
CAN_L CAN_SHLD POWER+GND
电流采集
高压继电器
充电管理数据存储
……
SOC SOH
集中式管理系统架构 分布式管理系统架构 半分布式管理系统架构
BMS -CSC
方案厂商主流料号检测电芯数量通信方式Linear LTC6804/LTC6811 6-12 支持菊链TI BQ76PL455A 6-16 支持菊链
MC33771 8-14 支持菊链NXP
MC33772 3~6 支持菊链Intersil ISL78600 6-12 支持菊链ADI AD7280 4-6 支持菊链
动力电池管理系统硬件设计电路图 电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。目前主要有纯电动汽车、混合电动车和燃料电池汽车3种类型。电动汽车目前常用的动力来自于铅酸电池、锂电池、镍氢电池等。 锂电池具有高电池单体电压、高比能量和高能量密度，是当前比能量最高的电池。但正是因为锂电池的能量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事故。而电池管理系统能够解决这一问题。当电池处在充电过压或者是放电欠压的情况下，管理系统能够自动切断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的压差维持在一个很小的范围内。此外，还具有过温、过流、剩余电量估测等功能。本文所设计的就是一种基于单片机的电池管理系统。 1电池管理系统硬件构成 针对系统的硬件电路，可分为MCU模块、检测模块、均衡模块。 1.1MCU模块 MCU是系统控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型号的单片机。该系列所有的MCU均采用增强型M68HC08中央处理器(CP08)。该单片机具有以下特性： (1)8MHz内部总线频率；(2)16KB的内置FLASH存储器；(3)2个16位定时器接口模块；(4)支持1MHz～8MHz晶振的时钟发生器；(5)增强型串行通信接口(ESCI)模块。 1.2检测模块 检测模块中将对电压检测、电流检测和温度检测模块分别进行介绍。 1.2.1电压检测模块 本系统中，单片机将对电池组的整体电压和单节电压进行检测。对于电池组整体电压的检测有2种方法：(1)采用专用的电压检测模块，如霍尔电压传感器；(2)采用精密电阻构建电阻分压电路。采用专用的电压检测模块成本较高，而且还需要特定的电源，过程比较复杂。所以采用分压的电路进行检测。10串锰酸锂电池组电压变化的范围是28V～42V。采用3.9M?赘和300k?赘的电阻进行分压，采集出来的电压信号的变化范围是2V～3V，所对应的AD 转换结果为409和*。 对于单体电池的检测，主要采用飞电容技术。飞电容技术的原理图如图1所示[2]，为电池组后4节的保护电路图，通过四通道的开关阵列可以将后4节电池的任意1节电池的电压采集到单片机中，单片机输出驱动信号，控制MOS管的导通和关断，从而对电池组的充电放电起到保护作用。
深入浅出史上最易懂的动力电池系统 设计讲解 2 [摘要]动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。 动力电池系统指用来给电动汽车的驱动提供能量的一种能量储存装置，由一个或多个电池包以及电池管理（控制）系统组成。动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。 比如整车厂会针对要设计的整车，在考虑安全设计、线束连接线设计、接插件设计等相关要求后，形成一个有限的动力电池系统空间大小。然后在有限的空间约束下，进行电池模组、电池管理系统、热管理系统、高压系统等布置，保证电池单体及模块均匀散热，保证电池的一致性，提高电池系统的寿命与安全。设计时要考虑到的一些整体和通用性原则包括安全性好、高比能量、高比功率、温度适应性强、使用寿命长、安装维护性强、综合成本低等。
一种典型的动力电池系统 由于不同种类电动汽车的结构和工作模式的不同，导致对动力电池的性能要求也不一样。纯电动汽车行驶完全依赖于动力电池系统的能量，电池系统容量越大，可以续航里程越长，但所需电池系统的体积和重量也越大。虽然混合动力汽车对动力电池系统的容量要求比纯电动汽车要低，但要能够在某些时候提供较大的瞬时功率。而串联式和并联式混合动力汽车对电池系统的要求又有所区别。 因此动力电池系统的设计流程一般如下：（1）先确定整车的设计要求；（2）然后确定车辆的功率及能量要求（3）选择所能匹配合适的电芯（4）确定电池模块的组合结构形式（5）确定电池管理系统设计及热管理系统设计要求（6）仿真模拟及具体试验验证。
特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析 1. Tesla目前推出了两款电动汽车，Roadster和Model S，目前我收集到的Roadster 的资料较多，因此本回答重点分析的是Roadster的电池管理系统。 2. 电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS). 1. 热管理系统的重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1）在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2）在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；3）减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。 2. Tesla Roadster的电池热管理系统 Tesla Motors公司的Roadster纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组（brick），再将9组串联为一层（sheet），最后串联堆叠11层构成。电池热管理系统的冷却液为50%水与50%乙二醇混合物。
引言 电池的性能和使用寿命直接决定了电动汽车的性能和成本，因此，如何提高电池的性能和寿命得到了各方面的重视。电动汽车上使用的动力电池是由多个电池单体通过串并联方式组成电池组，电池单体都紧密地布置在一起，在进行充放电时，各个电池单体所产生的热量互相影响，如果散热不均匀，将造成电池组局部温度快速上升，使电池的一致性恶化，使用寿命大大缩短，严重时会造成某些电池单体热失控，产生比较严重的事故。当动力电池处于低温环境中，电池的充放电性能会大大降低，导致电池无常工作。为了使动力电池组保持在合理的温度围工作，电池组必须拥有科学和高效的热管理系统。目前，国外的许多研究人员对电池组的热管理系统做了大量的研究，进行了一些新的探索，以期提高热管理系统的控制效果，从而提高电动汽车电池组的性能和使用寿命。 国外汽车动力电池管理系统（BMS）发展概况 目前，影响电动汽车推广应用的主要因素包括动力电池的安全性和使用成本问题，延长电池的使用寿命是降低使用成本的有效途径之一为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效的管理和控制，为此，国外均投入大量的人力物力开展广泛深入的研究。 日本青森工业研究中心从1997年开始至今，持续进行（BMS）实际应用的研究,丰田、本田以及通用汽车公司等都把BMS纳入技术开发的重点；美国Villanova大学和USNanocorp公司已经合作多年对各种类型的电池SOC进行基于模糊逻辑的预测；国Ajou大学和先进工程研究院开发的BMS系统的组成结构及其相互逻辑关系。该系统在上述结构中进行功能扩展，即增设热管理系统、安全装置、充电系统以及与PC机的通信联系。另外还增加与电动机控制器的通信联系，实现能量制动反馈和最大功率控制。 我国在十二五期间设立电动汽车重大专门研究项目，经过几年的发展之后，在BMS方面取得很大的突破，与国外水平也较为接近。在国家863计划2005年第一批立项研究课题中，就分别有理工大学承担的EQ7200HEV混合动力轿车用镍氢
电动汽车动力电池系统总体方案设计 1.1 额定电压及电压应用范围 对于高速电动车辆动力电池系统的额定电压等级，参照《GB/T31466-2015 电动车辆高压系统电压等级》可选择144V、288V、320V、346V、400V、576V等。对于微型低速电动车动力电池系统的电压等级，100V以下主要以48V、60V、72V和96V为主。 动力电池系统的额定电压及电压范围必须与整车所选用的 电机和电机控制器工作电压相匹配，因此为保证整车动力系统的可靠运行，需要根据电动整车电机的电压等级及工作电压范围要求，选择合适的单体电池规格（化学体系、额定电压、容量规格等）并确定单体电池的串联数量、系统额定电压及工作电压范围。通常允许使用的电压范围上限为系统额定电压的115%~120%，下限为系统额定电压的75%~80%。
1.2 动力电池系统容量 整车概念设计阶段，从整车车重和设定的典型工况出发，续驶里程、整车性能（最高车速、爬坡度、加速时间等）要求，可以计算出汽车行驶所需搭载的总能量需求。动力电池系统容量主要基于总能量和额定电压来进行计算。 1.3 功率和工作电流 整车在急加速情况下，动力电池系统需要提供短时脉冲放电功率，对应的工作电流为峰值放电电流；在紧急刹车情况下，需要提供短时能量回收功率，对应的回馈电流为峰值充电电流。
整车在平路持续加速或长坡道时，动力电池系统需要提供稳定的持续放电功率，此时要求能够长时间稳定输出一定额度的电流，即持续放电工作电流。 1.4 可用SOC范围 在动力电池系统产品设计上，由于SOC可用范围会直接影响总能量的设计，直接体现到单体电池的选型及数量要求，因此，也会对电池箱体的包络尺寸设计、内部布置及安装空间间隙以及对总体成本等方面产生最直接的影响。动力电池系统SOC应用范围的选择首先考虑整车对充放电功率和可用能量等方面的需求，同时结合单体电池在不同温度条件下的充放电能力（功率和能量）、存储性能（自放电率）、寿命、安全特性，以及电池管理系统的SOC估算精度等影响因素来确定。
广东文理职业学院刘鹏2018－2019学年度第一学期 期末考试试题（A卷） (考试时间: 90 分钟) 考试科目动力电池及管理适用班级：新能源汽车一班 一、单项选择题（每小题2分，共计30分） （题目正文：宋体，五号，行距20磅） 1. 燃料电池采用的燃料是（）。 A.汽油； B.柴油； C.乙醇； D.氢气 2.燃料电池汽车的效率能达到以上（）。 A.30%； B.40%； C.50%； D. 60% 3.在最适合汽车使用的燃料电池（）。 A.质子交换膜燃料电池； B.磷酸燃料电池； C.熔融碳酸盐燃料电池对； D.固态氧化物燃料电池。 4.世界上第一家实现商品化销售的燃料电池汽车生产厂家是（）。 A.丰田； B.通用； C.奔驰； D.本田。 5.蓄电池组中，标称电压为12V的单体电池端电压压差应小于（）mV。 A.100； B.120； C.150； D.200 6.在25°C下，蓄电池组由32节单体蓄电池组成（单体标称电压为12V），则其浮充电电压应约为（） A. 384V； B. 432V； C. 450V； D. 472V 7.在蓄电池管理系统中，由（）把整流电压变成交流电压。 A.整流器； B.逆变器； C.充电器 8.在蓄电池管理系统中，，由（）把直流电压变成交流电压。 A.整流器； B.逆变器； C.充电器； D.交流调压器 9. 15.2020年中国电池制造的能量密度要达到（）。 A. 300wh/kg；A. 400wh/kg；A. 500wh/kg 10.用电流表测量电流，应将电流表和被测电流的电路或负载（）。 A.串联； B.并联； C.怎么连接都可以。 11.用电压表测量电压，应将电压表和被测电压的电路或负载（）。 A.串联； B.并联； C.怎么连接都可以。 12.万用表使用完毕后，应将选择开关放在（）。 A.电阻档； B.交流电压最高档； C.直流电流档。 13.三相桥式整流电路，在交流电的一个周期内，每个整流元件的导通角为（）。 A. 180度； B. 120度； C. 60度 14.单相整流电路中，二极承受的反向电压的最大值出现在二极管（）。 A.截止时； B.由截止转导通时； C.导通时； D.由导通转截止时 15.燃料电池汽车的效率能达到以上（）。 A. 30%； B. 40%； C. 50%； D. 60%。 系 别 ： 专 业 班 别 ： 姓 名 ： 学 号 ： … … … … … … ○ … … … 密 … … … ○ … … … … 封 … … ○ … … … … 线 … … ○ … … … … … … ○ … …
电动汽车动力电池管理系统（BMS）设计 发表时间：2018-08-13T14:37:23.510Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：林清峰[导读] 摘要：本文主要从硬件系统设计、软件系统设计两个方面，对电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）综合设计，进行了深度的分析与研究，以通过不断地实践研究，积极探索出电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）最具高效性的综合设计方案，以充分提升电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）的设计水准，确保电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）各项功能能够满足于电动 汽车实际的应用需求，为我国电动汽车行业东莞钜威动力技术有限公司广东东莞 523000 摘要：本文主要从硬件系统设计、软件系统设计两个方面，对电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）综合设计，进行了深度的分析与研究，以通过不断地实践研究，积极探索出电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）最具高效性的综合设计方案，以充分提升电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）的设计水准，确保电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）各项功能能够满足于电动汽车实际的应用需求，为我国电动汽车行业的长期发展奠定基础。 关键词：电动汽车；动力电池；管理系统（BMS）；设计前言： 电动汽车（battery electric vehicle；BEV），主要是指以车载类电源为基本动力，利用电机来驱动车轮达到行驶目地，符合于我国安全法规与交管各项规定的车辆。基于电动汽车有着环保性特征，所以，其在国内的发展前景相对较为良好。但是，基于国内电动汽车相关技术还处于初步探索阶段，各项技术还不够成熟，若想实现突破性发展还需作出更多的努力。电动汽车，它与传统汽车最大的不同之处就在于电动汽车内部包含着一种动力的电池。在一定程度上，通过该动力电池可实现电动汽车节能化、环保化的行使。那么，为了能够更好地助推我国电动汽车行业的发展，就需从其内部的动力电池入手，对其所在的管理系统（BMS），进行系统化的分析与研究。从而能够设计出更具有功能特性的动力电池内部管理系统（BMS），为电动汽车提供强大动力电池内部管理系统支持，进一步推动我国电动汽车行业的快速发展，让其可稳步向着新的发展征程迈进。 1、硬件系统设计 基于电池组主要是由多节电池的单体并联与串联而成，实现对所有电池单体实时化监控。因而，如图1所示，电池内部管理系统主要应用了主从结构，以实现灵活性通讯，提升通讯实际速度。从板均需具有电池单体的温度与电压检测、CAN总线的通讯等各项功能。 图1 BMS系统框图示图 1.1 IMCU系统处理器 系统处理器主要选用的是Freescale -9S12DT64型号的MCU系统处理器，该型号MCU系统处理器为16位系统的单片机，主要是由CAN系统的总线模块、PWM的调节器（1个）AD的转换器（2个）定时器（1个）外部串口（1个）内部串口（2个）。本次设计当中，MCU的单片机主要应用的是外部设有液晶振的16MHz，总线频率为8MHz。因该系统具备外部的液晶镇，使用了5V的供电，该动力电池的内部管理系统有着较强抗干扰性能。基于实际条件下电动汽车的应用极具复杂性，电磁干扰性相对较强，MCU系统通常存在在异常状态下出现无法正常运行或死机等状况。因而，为确保MCU系统可在异常条件下及时地、可靠地复位，就需通过增设外部复位的芯片来对MCU系统实际运行状况进行实时化检测，确保MCU系统在异常状态之下可快速地回归到正常运行状态当中。 1.2 单体电压与温度检测 如图2所示，本次设计主要是应用的是 LTC6802型号的动力电池单体温度与电压监控芯片。内设Registers&Control（1个）串行接口（1个）12位ADC（1个）Voltage reference（1个）。每个动力电池的输入口均设计相应MOSFET 开关，快速放出过充电所有电池的电量。在13ms时间段内可实现对所有输入口通道电压的测量。同时，可把16个LTC6802的器件有效链接于控制的处理器上实现同步运行。 图2 TC680系统内部框图示图如图3所示，为TC680系统的基本原理。C1-DC12 分别电压采集12个电池的单体。LTC6802则通过SCKI、SDI、SDO、CSBI这四个接口把所有采集到的数据信息传输于MCU系统实施分析。而后，再由CAN系统总线传输于给CPU主系统。同时，该芯片可提供温度采样的管脚（2个）内置温度的传感器（1个）。在进行电压采集期间，可通过相应的 VTEMP1与VTEMP2的引脚，把动电池的模组温度实施快速地采集与分析。
动力电池能量管理系统 检测时间：2016-05-23 09:39:53 摘要 近年来,由于日益严重的环境污染问题和日益增长的石油和能源消耗,新能源汽车的发展,越来越多的政府和世界主要汽车制造商的关注。三个电动汽车的发展。 本文介绍了电动汽车电池管理系统的主要功能和开发国内外介绍问题的根源,介绍了铅酸蓄电池工作原理和关键的操作特性,描述铅酸电池剩余量预测几个模型的设计和项目的特点,基于大量的电池充电和放电的实验数据,提出了这种设计方法来估计剩下的电池供电。 上述功能需求,设计提出使用主芯片单片机,分散的集合和集中控制的解决方案结合硬件、单片机的选择,电池参数收集,平衡和保护电路、功率转换电路和外部通信和其他主要模块硬件设计详细描述和基于C51单片机凯尔软件开发和设计环境软件解决方案设计的电池管理系统3主要流程:充电、放电和静态软件设计。最后,整个硬件和软件系统充电和放电的疲劳试验通过收集大量的实验数据,验证了硬件和软件设计的可行性和稳定性 关键词电动汽车; 电池管理系统;电池SOC估算;单片机;充电均衡控制
ABSTRACT In recent years, due to the increasingly serious problem of environmental pollution and the increasing consumption of oil and energy, new energy vehicles
Development, more and more governments and the world's major carmakers attention. Develop three electric vehicles The key technology is the motor drive system consists of three parts, the vehicle control system and power management systems, steam current Automotive battery life is short-range, low battery life, high maintenance costs and popular, therefore, Power management technology for energy management and vehicle power battery protection control is becoming increasingly important. This article describes the electric vehicle battery management system The main function of the system and the development of domestic and foreign presentation Root of the problem, and introduces the principle of lead-acid batteries and key operating characteristics described Lead-acid battery remaining amount prediction model design and features of several projects, based on a lot of battery Charging and discharging of the experimental data, this design method is proposed to estimate the remaining battery power. The above functional requirements, the design proposed to use the main chip microcontroller, decentralized collection And centralized control solutions combine hardware, MCU selection,
电动汽车用动力锂离子电池系统 安全性设计 拟稿：张建华 2014、7、31
目录 1、序言 2、锂离子电芯安全特性 3、几种锂离子电芯安全特性分析 4、由锂离子电芯组成的电池PACK的安全性特性分析 5、锂离子电池PACK安全性设计 6、结论
一、序言 1、特斯拉电动汽车六次碰触起火事件 7月4日，在一起离奇的盗窃事件中，特斯拉意外成为了主角。一名身份未明的男子7月4日早间盗窃ModelS汽车后，引发警方的高速追逐。该男子随后在西好莱坞撞上多辆汽车，并在撞击路灯后解体成两半，引发电池着火。7月7日，特斯拉表示，该公司将调查在高速追逐中因碰撞而解体成两半，并着火的ModelS汽车残骸。 从2013年下半年开始，特斯拉已经发生了六起起火事件。其中两起是行驶中车辆自燃，两起是碰撞起火，原因是车主驶过路面上的残骸致使电池箱被刺穿后起火，有一起在充电时发生，还有一起原因不明。 1）11月6日，据海外网站报道，一辆特斯拉Model S电动车在美国田纳西州纳什维尔附近再度遭遇起火事故，车头几乎全部烧毁。 2）10月1日，一辆Model S撞上了路中的金属残片引发事故着火燃烧,车辆前部的一块电池包起火。 3）10月18日中旬，在墨西哥，一辆高速行驶特斯拉Model S撞到了一堵混凝土墙，紧接着又撞上了一棵大树，随后起火燃烧。 结论：汽车底盘在受到猛烈冲击变形后会产生着火事故； 底盘受到猛烈冲击类似于挤压和针刺的综合测试。
2、比亚迪e6着火事件 2012年5月26日凌晨3时08分，深圳滨海大道西行侨城东路段发生的一起重大交通事故，让电动汽车的安全问题成为了全世界关注的焦点。当时，一男子载三女驾驶一辆红色日产GT-R跑车，高速撞上两辆同方向行驶的出租车。其中一辆比亚迪E6电动出租车起火燃烧，一名男性出租车司机连同两名女性乘客被困火中当场死亡。 涉及各领域的13名知名专家，包括电动汽车整车及动力系统、部件安全、结构安全、汽车碰撞、电子电气安全、动力电池、汽车交通事故鉴定、火灾调查、材料燃烧特性等专业领域。专家分别来自中国汽车技术研究中心、交通运输部、科学研究院、公安部天津消防研究所、广东省消防总队、北方车辆研究所、S MG等，进行为期70天的调查。 专家组得到的结论是：电池没爆炸，着火起因是e6受到两次严重碰撞，车身后部及电池托盘严重变形、动力电池组和高压配电箱受到严重挤压，导致部分动力电池破损短路、高压配电箱内的高压线路与车体之间形成短路，产生电弧，引燃内饰材料及部分动力电池等可燃物质。e6的动力电池系统在整车上的安装布局、绝缘防护及高压系统等方面设计合理，“整车安全未见设计缺陷”。 结论： 汽车底盘在受到猛烈冲击变形后会产生着火事故； 底盘受到猛烈冲击类似于挤压和针刺的综合测试。
纯电动大巴车用动力电池系统设计输入要求 一．设计输入--项目可行性报告 1、车辆技术参数： 车辆尺寸（车辆三维模型） 总质量 kg 轴荷分配 kg 主传动比 最大车速 km/h 常规车速 km/h 爬坡车速 km/h 最大爬坡度 % 迎风面积 m2 风阻系数 车轮的滚动半径 m 2、车辆性能： 车速、加速性、行驶距离、车速变化曲线 3、使用环境： 路面、全年早晚温度变化与负荷变化关系曲线、全年雨量分布、湿度范围、 4、运行工况：
负荷变化曲线、每天运行时间 实际路测数据输入： 1）行驶里程（平路里程和坡道里程）按满备质量计算 2）运行的最高车速 3）运行的平均车速 4）爬坡车速 5）满载质量波动 5、驱动电机参数： 电机结构、工作电压范围、工作温度范围 电动机的额定功率、扭矩、转速、尺寸、重量等基本参数 电动机的瞬时最大功率、扭矩、转速等参数 变速箱的主减速比、传动比等基本参数 电机制动参数 6、控制器参数 7、充电机参数 二．根据需求输入及汽车改装的实际情况，编制技术协议--项目设计任务书，需要提供的参数： 1．提出电池箱最大包络； 2．确定电池箱体固定安装方式、固定点及定位销位置（三维模型）；
3．明确接插件及管脚定义； 4．提出电性能指标（电压等级﹑能量密度﹑功率密度﹑寿命等）及试验工况要求； 5．提出环境适应性能指标（防腐等级﹑冲击振动﹑高低温等）；6．提出安全性能指标（过充﹑过放﹑短路﹑挤压﹑针刺﹑跌落等； 高压安全，碰撞与高压安全，绝缘安全，防水安全等）； 7．提出上下电及相关逻辑； 8．确定通信协议（和VCU﹑CHARGER）； 9．确定故障定义及故障分类，并设置合理的阀值； 10．对售后服务提出一定的要求。 三．动力电池组设计输入要求 纯电动电池pack性能
动力电池智能制造技术 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 1新能源汽车动力电池的智能制造 我国已成为名副其实的全球最大的新能源汽车市场。动力电池作为最为核心的 关键零部件，它的相关技术必须与电动汽车的发展相适应。新能源汽车能走多远， 最终取决于动力电池能走多远。综合各类电池的技术优势及发展趋势，锂离子电池 在混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车领域，将会有越来越广泛的应 用。该类电池技术对新能源汽车产业发展的意义重大。 当前国内生产动力电池的企业约有上百家，但由于自动化程度低，不少企业呈 现出生产效率低、产品良品率低和运营信息互联互通效率低的“三低”特点。这使 得动力电池在技术以及一致性问题上一直很难有实质性突破，严重影响了动力电池 的整体性能，也制约了我国新能源汽车产业的发展。 基于此，动力电池的智能制造应运而生。什么是动力电池的智能制造？它是指， 动力电池生产智能工厂综合运用ERP系统、MES系统等软件，并实现全周期生产的 可视化、自动化、智能化。未来，包括动力电池在内的新能源汽车制造，未来必然 走向大规模和智能化，呈现高精度、高速度和高可靠性的“三高”特点。而以无人 化、可视化和信息化为代表的“三化”是实现“三高”的利器，亦是智能制造的范 畴。 2动力电池工艺装备智能制造技术的发展水平
作为动力电池制造环节必需的工具，动力电池生产工艺装备对动力电池规模化生产条件下的技术发展起着极为关键的作用，近年来动力电池装备产业发展势头迅猛。结合动力电池生产工艺流程，我们将从动力电池电芯生产的前、中、后各段工序以及电池组模组及系统装配工序对动力电池装备产业的智能制造技术发展现状进行分析。 1.动力电池电芯生产前段工序的技术水平 作为动力电池整条产线最为关键的环节，生产前段工序对动力电池产品品质一致性和性能稳定性产生直接影响。动力电池电芯生产前段工序是指实现锂离子动力电池从原材料输送到模切的极片加工成型的过程。自动加料系统、搅拌机、涂布机、辊压机和模切机等是动力电池制造过程的核心工艺装备。 由于前段工艺装备对动力电池性能影响较大，各项技术指标要求高，且设备技术复杂程度高，前几年国产装备技术相对较为落后，在效率、精度、稳定性等方面与国外还存在一定差距，尤其是涂布机。近年来随着行业技术日趋成熟，国内装备行业快速发展，自动加料系统、大容积自动搅拌机、高速涂布机、高速模切机等高端设备逐步实现国产化，并在实际应用中产生了较好效果。 表1. 国内电池电芯前段工序设备情况 2.动力电池电芯生产中段工序的技术水平 传统工艺主要以手工作业和单机自动化为主，近年来随着大规模生产对生产效率和过程控制的要求，动力电池生产中段装配工序已逐步实现整线自动化控制。通过对自动化工作站、上下料机构、自动传输机构、多轴机器人等部件的连接整合，采用高精度传感器技术实现对过程数据数据的自动采集、监控和反馈，并结合设备MES系统的应用，实现动力电池中段工序智能化生产。
第二章 02 动力蓄电池及管理系统
一、动力电池主要性能指标 1．电压 （1）端电压。 （2）标称电压。 （3）开路电压。 （4）工作电压。 （5）充电终止电压。 （6）放电终止电压。
一、动力电池主要性能指标 2．容量 （1）额定容量。 （2）n小时率容量。 （3）理论容量。 （4）实际容量。 （5）荷电状态。 3．内阻 电池的内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力，一般是蓄电池中电解质、正负极群、隔板等电阻的总和。电池内阻越大，电池自身消耗掉的能量越多，电池的使用效率越低。
一、动力电池主要性能指标 4．能量 （1）总能量。 （2）理论能量。 （3）实际能量。 （4）比能量。 （5）能量密度。 （6）充电能量。 5．功率 （1）比功率 （2）功率密度
一、动力电池主要性能指标 6．输出效率 （1）容量效率。 （2）能量效率。 7．自放电率 自放电率是指电池在存放期间容量的下降率，即电池无负荷时自身放电使容量损失的速度，它表示蓄电池搁置后容量变化的特性。 8．放电倍率 电池放电电流的大小常用“放电倍率”表示，即电池的放电倍率用放电时间表示或者说以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数来表示，由此可见，放电时间越短，即放电倍率越高，则放电电流越大。
9．使用寿命 一、动力电池主要性能指标 电池类型质量能量密度 （W·h/kg）质量功率密度 （W/kg） 能量效率 （%） 循环寿命 （次） 铅酸电池35～50150～40080500～1000镍镉电池30～50100～150751000～2000镍氢电池60～80200～400701000～1500锂离子电池100～200200～350>901500～3000
动力电池管理系统(BMS)的核心技术 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 什么是BMS的核心技术? BMS系统通常包括检测模块与运算控制模块。 检测是指测量电芯的电压、电流和温度以及电池组的电压，然后将这些信号传给运算模块进行处理发出指令。所以运算控制模块是BMS的大脑。控制模块一般包括硬件、基础软件、运行时环境(RTE)和应用软件。其中最核心的部分——应用软件。对于用Simulink 开发的环境的一般分为两部分：电池状态的估算算法和故障诊断以及保护。
状态估算包括SOC(State Of Charge)、SOP(State Of Power)、SOH(Stateof Health)以及均衡和热管理。 电池状态估算通常是估算SOC、SOP和SOH。SOC (荷电状态)简单的说就是电池还剩下多少电;SOC 是BMS中最重要的参数，因为其他一切都是以SOC为基础的，所以它的精度和鲁棒性(也叫纠错能力)极其重要。如果没有精确的SOC，加再多的保护功能也无法使BMS正常工作，因为电池会经常处于被保护状态，更无法延长电池的寿命。此外，SOC的估算精度也是十分重要的。精度越高，对于相同容量的电池，可以有更高的续航里程。所以，高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的电池成本。比如克莱斯勒的菲亚特500e BEV，可以一直放电SOC=5%。成为当时续航里程最长的电动车。下图是一个算法鲁棒性的例子。电池是磷酸铁锂电池。它的SOCvs OCV曲线在SOC从70%到95%区间大约只变化2-3mV。而电压传感器的测量误差就有3-4mV。在这种情况下，我们有意让初始SOC有20%的误差，看看算法能不能够把这20%的误差纠正过来。如果没有纠错功能，SOC会按照SOCI的曲线走。算法输出的SOC是CombinedSOC也即是图中的蓝色实线。CalculatedSOC是根据最后的验证结果反推回去的真正SOC。 SOP是下一时刻比如下一个2秒、10秒、30秒以及持续的大电流的时候电池能够提供的最大的放电和被充电的功率。当然，这里面还应该考虑到持续的大电流对保险丝的影响。 SOP的精确估算可以最大限度地提高电池的利用效率。比如在刹车时可以尽量多的吸收回馈的能量而不伤害电池。在加速时可以提供更大的功率获得更大的加速度而不伤害电池。同时也可以保证车在行驶过程中不会因为欠压或者过流保护而失去动力即使
电动汽车动力电池系统五大国标最详解读 [导读]国标针对动力电池系统，建立了常规性能和功能要求，范围覆盖了电芯、模组、动力电池包、动力电池系统这4个层级，产品类型包括混合动力、插电式/增程式混合动力、纯电动乘用车和商用车，已基本上了构成了一个完整的体系。 关键词：电池系统电动汽车 国标针对动力电池系统，建立了常规性能和功能要求——容量、能量、功率、效率、标准循环寿命、工况循环寿命、存储、荷电保持、容量恢复、倍率性能、高低温性能等，建立了安全防护要求——操作安全、故障防护、人员触电防护、滥用防护、环境适应性、事故防护、用户手册和特殊说明等，范围覆盖了电芯、模组、动力电池包、动力电池系统这4个层级，产品类型包括混合动力、插电式/增程式混合动力、纯电动乘用车和商用车，已基本上了构成了一个完整的体系。 一、构建标准体系 电动汽车早期的发展过程中，GB或GB/T国家标准的缺失在一定程度上造成了行业的良莠不齐和鱼龙混杂。仅依靠汽车行业的QC/T推荐标准作为一种参考，并不具有权威性和广泛性，整车企业和电池企业要么茫无头绪，要么各行其是、各执一词，缺乏一个统一的衡量标准。 随着2015年新版GB/T国家推荐标准的陆续发布，我国电动汽车产业围绕动力电池系统已基本上构建了完整的标准体系，形成了行业的准入门槛，有利于行业的规范发展和优胜劣汰。 新国标在2015年5月颁布(部分标准将在10月份或年底颁布)，与旧标准之间有一年的过渡期，从2016年开始，相关企业都将遵循新的标准进行相关检测。新国标与工信部2015年3月发布的《汽车动力蓄电池行业规范条件》一起，将加速动力电池行业的洗牌，提高行业集中度水平。
管理编号: 项目编号：EVPS(JS)ZZYF150609 项目名称：PL151V220电池系统文档版本：V0.01 技术部 2013年 8 月 1 日
版本履历
目录 一、前言 (4) 二、概述 (4) 三、系统部件清单 (5) 四、电池组性能指标 (5) 五、电池系统结构规格 (6) 六、蓄电池控制单元技术要求 (7) 6.1 蓄电池控制单元基本功能 (7) 6.2 电池管理系统技术指标 (7) 6.3蓄电池控制单元策略及动作参数 (8) 6.4 控制方式 (9) 6.5 充电方式 (10) 七、国家标准 (10)
一、前言 本方案采用的主要技术符号和术语： C1：1小时率额定容量（Ah）； I1：1小时率放电电流，其数值等于C1（A）； Cn1:1小时率实际放电容量（Ah）； In1:1小时率实际放电电流，其数值等于Cn1（A）； BCU(BMS)：蓄电池控制单元，控制、管理、检测或计算蓄电池电和热相关参数，并提供蓄电池系统和其他车辆控制器通讯的电子装置； 单体蓄电池：直接将化学能转换为电能的基本单元装置，包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充电； 蓄电池包：通常包括蓄电池组，蓄电池管理模块（不含BCU），蓄电池箱及相应附件，具有从外部获得电能并可对外输出电能的单元, 亦称之为电池包； 蓄电池系统：一个或一个以上蓄电池包及相应附件（管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备以及机械总成等）构成的能量存储装置； 高压盒：用来集中放置高压接触器、继电器、汇流排、保险丝、BMS等部件，实现蓄电池系统电能集中管理和分配的部件； 二、概述 本方案约定的电池系统（以下可简称本系统或系统）名称为PL151V220锂离子电池系统，型号为：PL151V220，额定电压为151.2V，额定容量为 220 Ah,额定能量33.2度。电池系统由100并42串，合计4200只规格为 18650 的单体蓄电池成组，在部件上包含1个蓄电池包以及配套的高、低压线束线缆。
KH-HD02比亚迪秦动力电池和管理系统实训台 一、产品简介 选用原装比亚迪秦动力电池和管理系统真实材料制作，原装高压配电箱和车载充电机；真实展示磷酸铁锂动力电池系统核心零部件之间的连接控制关系、安装位置和运行参数，以及高压系统安全注意事项，并培养学员对磷酸铁锂动力电池包故障分析和处理能力，适用于各院校新能源纯电动课程教学和维修实训。 二、功能特点 1.各主要部件安装在平台上，电气连接方式与实车相同，真实展示原车动力电池系统结构。 2.增加动力电池包显示器（7寸），安装在面板上，可观察充放电过程各项参数，动力电池包充放电过程控制逻辑和主要部件参数变化规律。 3.设备给驱动传动系统等设备提供动力源，配套原车连接电缆线，与原车连接方式相同。 4.配备12V电源接地机械开关。 5.高压配电箱上盖半透明改装，展示控制原理和内部控制器件结构。 6.配原理教学面板，完整显示动力电池，高压配电箱，电池管理器，车载充电机，交流充电口等工作原理图，低压控制电路安装用检测端子，借助万用表和示波仪，实时检测各种状态数据变化。 7.设备由可移动台架(带原理面教板)、台架水平放置，安装各主要零部件；底部安装4个带自锁装置万向脚轮。 8.配备智能化故障设置和考核系统，由教师设置故障，学员分析并查找故障点。 9.配套实训指导书等教学资料，完整讲述工作原理，实训项目，故障设置及分析等要点。 三、技术规格 1. 外形尺寸（mm）：1600*1000*1700（长*宽*高） 2. 高压动力母线电源：DC486.4V 3. 低压控制工作电源：DC12V 4. 动力电池类型：环保型磷酸铁锂动力电池 单体电池：3.2V20AH 动力电池包总电压：3.2*152=486.4V 动力电池包容量：486.4V20AH（10度电） 完全充放电次数：2000次 工作温度：-20°～60°
All Value In Creation CALB 车用动力电池系统设计与开发 谢秋 2017年3月31日
目录 CONTENTS 第一部分：车用动力电池系统概述 第二部分：结构技术 第三部分：电池管理系统 第四部分：系统开发的工具和方法 第五部分：车用动力电池系统开发模式
第一部分：车用动力电池系统概述
● 2014年，公司金属壳电池、软包电池生产线建成并投入使用，公司产品实现转型升级与技术跨越。 ● 2015年，中航工业与江苏省政府签署战略合作协议，建设中航绿色电源科技园。 ● 2009年，中航工业集团做出大力发展动力电池产业的决定，分三期完成36亿投资规模。 ● 2011年，中航锂电洛阳产业园新建1.2亿安时自动化生产线投产。 ● 2016年，中航锂电洛阳三期、江苏一期建成投产，公司迎来跨越式发展新阶段。 车辆类型： -EV 用 -HEV 用： -弱混（12V\48V ） -中混、强混(144V\~288V) -PHEV 用 安装结构形式： -吊挂式 -盛放式 布置方式 -集中式：系统由一个电池包组成 -分步式：系统由多个电池包组成 车用动力电池系统定义： 一种为车辆提供双向能量转换和能量存储功能的装置。即向外界提供功率和能量，也可以从外界吸收功率和能量。
车用动力电池系统构成
电芯结构路线 方形铝壳软包圆柱 优势： 单体容量大，成组简单，尺寸控 制容易 弱势： 壳体成本 优势： 散热好，成本低，质量能量密度高 弱势： 尺寸控制复杂，日历寿命有待验证 优势： 标准化程度高，成本低，生产效率 高 弱势： 成组复杂
电动汽车动力电池管理系统设计 第一章磷酸铁锂电池用作电动汽车动力电池 1.1 电动汽车 1.2 动力电池 1.3 磷酸铁锂动力电池 第二章电动汽车电池管理系统的基本功能 2.1 电池状态监测 2.2 电池状态分析 2 3 电池安全保护 2.4 能量控制管理 2 5 电池信息管理 2.6 基本功能定义难以统一原因分析 第三章动力电池管理系统开发的基本问题 3.1 动力电池管理系统的拓扑结构 3.2 通用的电池管理系统与定制的电池管理系统 3.3 动力电池管理系统开发的一般流程 第四章动力电池的特性测试 4.1 针对电池管理系统开发的电池测试 4.2 容量及充放电效率测试 4.3 放电倍率特性测试 4.4 充放电平衡电势曲线及等效内阻测试 4.5 动力电池的循环测试 4.6 循环过程中的阶段性评估 第五章动力电池状态的实时监测 5.1 关于实时与同步的讨论 5.2 电池电压监测 5.3 电池电流监测 5.4 温度监测 第六章动力电池的建模与仿真 6.1 面向电池管理系统的动力电池建模 6.2 现有模型的不足 6 3 磷酸铁锂动力电池的外特性及分析 6.4 一种针对磷酸铁锂动力电池的新型模型 6.5 模型的实现及仿真 第七章电池剩余电量(soc)评估 7.1 剩余电量的一些相关概念及其理解 7 2 几种经典的评估方法 7.3 剩余电量评估的困难 7.4 剩余容量评估需要考虑的实际问题 7.5 基于电池模型及扩展Kalman滤波器的评估方法 第八章动力电池的均衡控制 8.1 均衡控制管理及其意义 8.2 均衡控制管理的分类
8.3 两种耗散型的均衡控制管理8.4 基于能量转移的均衡控制管理第九章动力电池的信息管理 9.1 电池信息的显示 9.2 系统内外信息的交互 9.3 电池历史信息存储与分析 第十章总结与展望