教你设计动力锂电池系统

动力锂电池系统是指为电动汽车供应动力的储能装置，由一个或多个电池组和电池处理系统组成。动力锂电池系统规划应以满足车辆的动力需求等规划为基础。

一个典型的动力锂电池系统

由于电动汽车的结构品种和操作方法不同，导致对动力锂电池的功能要求也不尽相同。纯电动汽车的行驶完全取决于电池系统的功率，电池系统容量越大，行驶时间越长，但电池系统的体积和组成部分越大。虽然混合动力汽车的容量要求低于纯电动汽车，但在一定的时间内应能供应较大的瞬时功率。而串联式和并联式混合动力汽车的电池系统要求是不同的。

一般电池和电力系统规划过程如下:(1)第一个承认车辆规划需求(2)然后承认车辆的电力和能源需求(3)选择匹配合适的电池(4)承认电池模块结构的组合方法(5)承认电池和热处理加工系统规划系统规划需求(6)仿真模拟和测试。

动力锂电池系统作为电动汽车的重要组成部分，下面首先根据其详细的结构和功能来谈谈规划要求。它分为四个重要部分:电池模块、电池处理系统、热处理系统、机电系统。

1.电池模块的结构和规划

动力锂电池模块是指通过串并联组合，保护电路板和外壳，直接供应电能的动力锂电池单体的组合。它是电力电池系统的二次结构之一。动力锂电池单体是电池电池，根据阴极材料要进行划分，重要包括锂钴酸、锂锰酸、锂磷酸铁和锂镍钴锰酸三种材料。

根据细胞结构的形状来划分，首先分为圆柱形细胞、方形细胞和软包装这三种，它们的优缺点也很明显。电池的功能在一定程度上决定了电池模块的功能，从而影响整个动力锂电池系统的功能。因此在进行动力锂电池系统规划时，一定要根据车辆的规划要求来选择电池的材料和形状。

首先是通过电动汽车的功率需求和各种高压电机元件的功耗、按时和工作温度来确定电池系统的容量。在设计电池模块时应考虑电池的特性。因为功率电池的输出/输入在不同的温度下会发生变化。容量、输出功能随着时间的使用会逐渐退化。电池的功能和选择一旦出现规划故障，就不会满足低温加速功能和爬坡功能，而且当电池老化时也会影响系统功能。电池模块由多个电源单元串并联组成，包括单体、固定结构、电气连接设备、温度传感器、电压检测线等。

动力锂电池系统(电池→模块→系统)结构规划流程

根据车辆规划的要求对电池模块进行规划时，要考虑以下几个方面:

电池组的固定连接方式应根据动力锂电池系统规划的所有要求，根据所选择的电池结构形状确定。

电池模块设备要求密封性适中，每个结构部件都有足够的强度，防止因电池内力和外力引起的变形或损坏。

电池电池及电池模块应有专门的固定设备，结构紧凑，并根据电池盒的散热情况设置通风散热通道。

电池单体之间的导电连接距离应尽可能短，连接应牢固，最好有弹性。各导电连接部分的电导率应满足电气设备的最大过流。

充分考虑电池串、并联高压连接之间的绝缘保护问题，如绝缘间隙、爬电距离等。

2.电池处理系统规划

电池处理系统(BMS),即管理系统,每个单体电池的首次发现在电池和电池状态的情况下,根据电池的条件(集团)的电池(集团)正确操作的战略调整,能够承受上层控制模块控制信息和做出必要的回应,结束动力锂电池(组)的充放电过程，以保证动力锂电池系统的安全稳定运行。

电池处理系统

电池处理系统的规划包括软件规划和硬件规划。硬件重要由数据采集单元(采集模块)、中央处理单元(主控模块)、显示单元、平衡单元检测模块(电流传感器、电压传感器、温度传感器、泄漏检测)、控制元件(熔断器、继电器)等组成。中央处理单元由高压控制回路和主控板组成，数据采集单元由温度采集模块和电压采集模块组成。CAN现场总线技术通常用来完成彼此之间的信息通信。

电池处理系统的拓扑结构

电力电池处理系统中的软件规划功能一般包括电压检测、温度采集、电流检测、绝缘检测、SOC预算、CAN通信、放电平衡功能、系统自检功能、系统检测功能、充电处理、热处理等。硬件规划为软件规划功能供应支持，如采集、分析数据、接收控制信号的MCU模块;电流检测模块收集电池组充放电过程中的充放电电流。

3.热处理系统规划

当车辆在不同的运行条件下，电池系统由于自身的内阻，在输出功率，电能与一定量的热量，然后热量的积累使电池的温度上升，不同的空间安排使电池的温度不一致。当电池温度超过正常工作温度范围时，必须限制功率运行，否则会影响电池寿命。为了保证电池系统的电气功能和寿命，车辆动力锂电池系统总体规划中有一个热处理系统，重要由电池箱、传热介质、监控设备等部件组成。

从动力锂电池系统的结构组成可以看出，热处理系统的设计应考虑单电池和电池模块的结构。因此，在电池系统的整体规划中，有必要考虑电池和模块所处的温度环境的影响。在对电池热处理系统进行规划时，总体规划要求如下:

含义电池全功率运行的温度范围，含义电池低功率运行的工作范围。具有低温电池启动功能要求和电池绝缘功能。

电池冷热功能:电池系统需求规划，可在低温下快速升温，以满足车辆的高功率、高能量需求。或许汽车热处理系统应选择空调系统或发动机冷却水，使电池系统保持在最佳工作温度范围内。而选择自动加热方式还是强制加热方式和强制冷却方式，功率会有很大不同。

制冷和加热方法，如空气冷却或液体冷却。应考虑空气冷却系统和液体冷却系统的优缺点。

风冷冷却结构和液冷冷却结构示意图

4.机电系统规划

机电系统重要包括高压系统、电池箱、连接线束、机械连接器等。

电气系统规划首先涉及高压部分，高压系统重要由继电器、电流传感器、电阻和熔断器组成。在规划高压系统时，要考虑电源和输出之间的平衡。电动汽车电源侧为驱动电池;HEV和PHEV指的是驱动它们的电池和发动机所出现的电力。对车辆的需求随车辆状况和行驶状况的不同而不同。输出端是指由高压电力驱动的机器