电池系统与整车匹配的过程

放大  缩小 日期:2018-05-04     来源:结构CAE分析    作者:中国汽车材料网    评论:0      
核心提示:电池系统与整车匹配的过程
  今天整理动力电池包与电动汽车在电压、电流、功率、电能、容量上的匹配,了解动力匹配过程中重要的参数。
  
  一、汽车整备功率和电机功率的计算
  
  1、电动汽车的基本参数
  
  整备质量、满载质量、轴距、空气阻尼系数、滚动阻力系数、迎风面积、百公里加速时间、爬坡度、续航里程。这些参数影响单体和pack容量、电压的选择。

    2、整车平均功率

    式中的参数有:整备质量m、传动系传递效率ηT、风阻系数CD、滚动阻尼系数fr、迎风面积A、风速ua

    3、整车百公里末时刻加速功率需求

    式中δ为旋转质量转换系数,1.1;x为拟合系数,取0.5;其他参数同式2。

    4、计算爬坡所需功率

    需求参数爬坡度i,爬坡速度。

    式中am为爬坡角度;其他参数同式2。

   5、计算最高车速对功率的需求

   参数同式2。

   通过对比整车平均功率、百公里加速功率、爬坡功率、最高车速功率,可以找出电机的最大功率。通常以最高车速功率为汽车的额定功率。

    6、电机电压的选择

    依据汽车的额定功率需求选择电机型号,确定电机的额定电压值。

    二、电源系统的计算

    1、根据电机型号确定额定电压和工作电压范围,再依据电芯型号,确定电芯串联的数量。

    2、电源系统最大功率为

    即电源系统功率乘控制器效率和电机转换效率为电源的总功率。

    3、电源系统的最大电流
  V为电源系统的标称电压,0.9V与电源系统的平台电压相仿。
  
  4、电源系统的总容量
  实际设计值要比这个高一些,容量有效容量系数为0.7。
  
  其中,C为容量;E为总电能;U为总电压;P为平均功率;t为时间;S为行驶里程;V为平均速度。
  三、电芯系统
  
  1、依据车辆对动力性能要求选电芯
  
  2、动力电池参数匹配

  3、单体和模组的串并联关系
  
  假设某电池包有36并48串电芯组成,其电芯及模组的串并联符合如下规律。
  
  表1 电芯及模组的串并联关系

  4、关于先并后串、先串后并的优缺点
  
  先并后串:单个电池的损坏不影响其他电池的使用,并联的电池可以容量自均衡,电压一致性较好;BMS只许检测每一个模组的电压。
  
  先串后并:单个电池损坏影响整个模组,电压一致性较差。BMS需要采集的电芯数目多。
  四、电池包结构设计
  
  1、确定电芯的排布形式
  
  对于方形电池,考虑其层数、摆放位置;对于圆柱型电池,考虑其并行排列、错位排列。
  
  2、集流片
  
  材料多为镀镍铜或镀镍钢。集流片镀镍是为了防止极柱和集流片点焊是发生粘滞现象,使焊接工艺更良好;集流片点焊处,开工艺槽,防止焊接时热胀冷缩导致的焊接残余应力。

    3、校核集流片的最大过流

    假设通过其厚度和宽度计算截面积15mm2,假设集流片的最大安全电流7A/mm2,集流片可以通过的最大电流为105A,与电池模组一定放电倍率下的电流对比,即可校核。

    4、导电铜柱的设计

    导电铜柱的作用是连接电池模块,设计时要考虑其载流量。铜柱的载流量与其截面积有关。

    其中,Icu为铜的载流量;S为其最小截面积;t为载流时间,持续放电为3600s,间歇放电为30S,启动放电为10s。
  5、温度传感器的布置
  
  考虑温度传感器布置的位置、固定的方法。
  
  6、电池模组的设计
  
  一般有端盖、保持架、集流片、基座、导电铜柱、温度传感器构成。
  
  7、充放电接口
  
  要求是绝缘、防潮、满足爬电距离。爬电距离
  U为标称电压。
  
  8、电池包内的线束
  
  动力线、低压线、信号线。动力线是高压输出的线、低压线是给BMS等元件供电线、信号线是温度传感器、电压传感器的线束。动力线的长度、耐高温、耐摩擦、固定在设计时要考虑到。
电池系统与整车匹配的过程
  9、电池包箱体的设计
  
  下箱体、上箱体、托脚、动力电源接口、通讯接口、熔断器。
  
  10、绝缘的处理
  
  箱体表面喷涂,电池与箱体之间贴绝缘材料。

 
标签: 电池
 
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