钜大LARGE | 点击量：2535次 | 2021年08月17日
动力锂离子电池PACK总成由什么系统组成？
在讲动力锂离子电池PACK制造技术之前，我们可以简单了解下，动力锂离子电池PACK总成由什么系统组成，每个系统又由什么零件组成？
目前，汽车用动力锂离子电池基本上由以下5个系统组成：
1）动力锂离子电池模块；
2）结构系统；
3）电气系统；
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
4）热管理系统；
5）bMS；
为了让大家更直观的了解电池PACK，以奥迪A3Sportback-etron混合动力车的PACK为例。
因为新能源动力锂离子电池这个圈子太小，笔者自家的电池PACK就不(害）要（羞）秀了。
因此，在产品开发前期，E-bOM中的零件层级就是按照上述几个系统分类的。
说到E-bOM，笔者简单讲解下E-bOM和M-bOM两者的差别（很多工程师分不清）。
1）E-bOM：Engineer-billofmaterial工程零件清单，紧要是产品设计部门将总成做成爆炸图，且炸到零件的最小层级，然后将子零件进行分类后逐一编制零件号，最后形成的一张清单。
一般公司工程部都有专门的E-bOM工程师，因为产品零件由于各种原由（比如产品质量改进，VAVE等），常常要更改零件号，维护零件状态，并告知相关部门，因此要专门的工程师来维护E-bOM。
2）M-bOM：Manufacture-billofmaterial制造零件清单，紧要是制造部门依据现场的总成装配情况，确定要什么实物零件（参考E-bOM中的零件），然后将实物零件进行汇总，形成的一张清单。
通常M-bOM由工艺工程师来负责编制，维护及更新。物流部门的物料拉动是依据M-bOM来拉动的。
M-bOM来源于E-bOM，但是不等同于E-bOM。
说到这，估计有的人还是有点懵。别急，笔者拿模组举个栗子之后，就清楚了。
总而言之，E-bOM关注的是产品设计结构中的零件，而M-bOM关注的是制造现场的实物。以上述模块系统为例，在E-bOM中其实是有4个零件，4个零件号，但是倘若模块系统全部由模块供应商供应，那么在M-bOM中就惟有1个总成零件，1个零件号。倘若上述的CMU和螺栓均是在电池PACK厂完成装配，那么PACK的M-bOM中就有3种零件，3个零件号。
不多扯了，有点跑题了。回到本文的正题。
1）动力锂离子电池模块系统
这个不用多说，倘若把电池PACK比作一个人体，那么模块就是“心脏”，负责储存和释放能量，为汽车供应动力。
2）结构系统
结构系统紧要由电池PACK上盖、托盘、各种金属支架、端板和螺栓组成，可以看作是电池PACK的“骨骼”，起到支撑、抗机械冲击、机械振动和环境保护（防水防尘）的用途。
3）电气系统
电气系统紧要由高压跨接片或高压线束、低压线束和继电器组成。高压线束可以看作是电池PACK的“大动脉血管”，将动力锂离子电池系统心脏的动力不断输送到各个要的部件中，低压线束则可以看作电池PACK的“神经网络”，实时传输测试信号和控制信号。
4）热管理系统
热管理系统紧要有4类：风冷、水冷、液冷、相变材料。以水冷系统为例，热管理系统紧要由冷却板，冷却水管、隔热垫和导热垫组成。热管理系统相当于是给电池PACK装了一个空调。
有的人会问，为甚么电池要热管理系统？其实很简单，因为电池充放电的过程实际上就是化学反应的过程，化学反应会释放大量的热量，要将热量带走，让电池处于一个合理的工作温度范围内，以提高电池的寿命和可靠性。
5）bMS
bMS：batterymanagementsystem电池管理系统，可以看作是电池的“大脑”。紧要由CMU和bMU组成。
CMU：CellmonitorUnit单体监控单元，负责测量电池的电压、电流和温度等参数，同时还有均衡等功能。（上图的模组图片右端的绿色电路板即CMU）。当CMU测量到这些数据后，将数据通过前面讲到的电池“神经网络”传送给bMU。
bMU：batterymanagementUnit电池管理单元。
负责评估CMU传送的数据，倘若数据异常，则对电池进行保护，发出降低电流的要求，或者切断充放电通路，以戒备电池超出许可的使用条件，同时还对电池的电量、温度进行管理。依据先前设计的控制策略，判断要警示的参数和状态，并且将警示发给整车控制器，最终传达给驾驶人员。
顺带说下：
为甚么Tesla短短几年就能站在新能源汽车行业的巅峰？其出身既非电池加工商，又不是传统汽车加工商。很大的原由就在于其强大的软件和电子工程团队开发的bMS。
从新款沃蓝达bMS架构看将来bMS发展趋势
目前大部新能源车型，bMS架构采用主从结构，主板和从板的各自的功能基本同质化，想从功能上突出bMS的亮点，越来越困难，bMS非得走精细化管理才能在在这个白热化市场坚持下来。
从板紧要功能：
·cell单体电压采集
·Cell单体温度采集；busbar温度采集
·均衡
·相关诊断功能
主板的紧要功能：
·SOx估算
·热管理
·继电器控制及诊断
·绝缘测试
·HVIL测试
·电池保护
在youtube上一直关注weberstate的内容，最近更新了一个2018款沃蓝达电池高压系统的讲解视频，有很多有意思的内容，两个多小时。个人对bMS的电气系统比较感兴致，将其中的一些内容做了一个简单的笔记。下面这个图是Volt的bMS控制器，GM叫做batteryEnergyControlModule(bECM)。GM的bECM有8个连接器，#1-6接入电芯采样信号（2018款Volt电池组2p96s，采样线路采用柔性线路板）；#7连接器接入电流采样信号及7个温度采样信号；#8连接器接入整车CAN，GMLine，12Vpower/Gound，钥匙点火信号。
下面这张图是bECM在电池组中的位置
下图是batteryrealyassembly的正面，校长在他的一篇文章里面有具体的解析。这里我谈谈低压的信号接口，最下一排灰色的连接器的输入信号有所有继电器的控制信号，整车CAN信号，高压互锁信号（HVIL）。这个连接器与Volt混合动力控制器HPCM（hybirdpowertraincontrolmodule）相连。
黑色的连接器的输入信号有GMLine，12Vpower/ground，auxiliaryheater控制信号（这个auxillaryheater阻值17.2欧姆，笔直用355V电池组供电，加热功率大概7kW左右）。
这个是batteryrealyassembly背面，下面的黑色连接器有电流采样，温度采样，最下面的一个连接器与bECM连接。
GM的这个bMS架构，将部分传统bMS功能集成了HPCM中，如继电器控制，绝缘测试还有HVIL测试等，bMS只保留了基本的功能，cell单体采样，温度采样，电流采样，SOx等功能。从这个视频中，还没有看到继电器等高压采样信号是由bECM负责还是HPCM负责，这关系到继电器粘连诊断，继电器状态确定等功能，不清楚GM是怎么解决这部分功能的。
站在更高的角度看，主机厂可以将不同的功能分配给不同的控制器，比如继电器控制，可以分配给bMS也可以分配给整车控制器或者混和动力控制器，不同的主机厂集成能力不相同，考虑问题的角度也不相同。
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