蓄电池基础知识——从“电池分类”到“动力蓄电池成组技术”

粘瓜莱

蓄电池根底常识

一. 电池分类
蓄电池凡是简称电池，是将化教能转化成电能的一种安装，常睹种别如图 3-1 所示。电池内乱部的电化教特决议了该电池能否能够充电。可充电电池内乱部构造之间所发作的化教反响是可顺的，也叫做两次电池，新能源汽车上的动力蓄电池均为两次电池。一次电池只能做为一次 放电利用，它内乱部构造简朴且没有撑持这类变革，比方一样平常糊口中利用的干电池。

图 3- 1 电池分类

已经以日韩企业为尾的电池手艺企业，很早从前便将蓄电池的启拆品种回为了三年夜情势：圆柱形、圆形战硬包。曲不雅上， 它们的区分只是外形差别， 但其正在手艺开辟战使用上也有着明显差别。

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圆柱形电池

圆柱形电池内乱部接纳螺缭绕造构造，用一种十分精密且浸透性很强的散乙烯、散丙烯或散 乙烯取散丙烯复开的薄膜断绝质料正在正、背极间距离而成，如图 3-2 所示。今朝正在制作尺度上， 只要圆柱形电池具有分歧性。比方，人们生知的圆柱形电池分为 18650 、21700 等型号，型号 中的数字代表了圆柱形电池的尺微暇尺度。以 18650 型为例，它是今朝最为成生的圆柱形电池尺 微暇尺度，而 21700 型正正在阅历不竭的手艺前进，此后有能够代替 18650 型，成为新能源汽车的 尾选圆柱形电池产物。

图 3- 2 圆柱形电池构造

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圆形电池

圆形电池凡是是指铝壳或钢壳圆形电池，其构造如图 3-3 所示。跟着近年汽车动力蓄电 池的鼓起， 绝驶里程取电池容量之间的冲突日渐凸隐， 海内动力蓄电池厂商多接纳电池能量稀 度较下的铝壳圆形电池， 由于圆形电池的构造较为简朴， 没有像圆柱形电池那样需求接纳强度较 下的没有锈钢壳体及防爆宁静阀等附件，以是团体附件重量较沉，相对能量稀度较下。


取圆柱形电池比拟，圆形电池的可塑性更强，能够按照拆载产物的详细需供停止定造化设 计，从而招致了其尺微暇规格纷歧。今朝，不管是制作工艺大概使用尺度，圆形电池皆出有圆柱 形电池那样明晰的尺度分别。但也正由于其灵敏性下， 能够按照车型需供对圆形电池尺微暇停止 定造化设想，从而没有会遭到圆柱形电池尺微暇尺度的限定。

图 3- 3 圆形电池构造

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硬包电池

硬包电池只是液态锂离子电池外衣上一层散开物中壳，接纳铝塑包拆膜，构造如图 3-4 所示。硬包电池由于接纳了叠减的制作方法，以是寻求的是愈加纤薄的体积，正在不异的容量稀度 下，其重量是最沉的。硬包电池也能够按照使用需供停止定造，小得手电机池的巨细，年夜到可 以使用正在新能源汽车上。
硬包电池被视为挪动装备上的尾选，正在汽车使用上，也由于其体积的可控性而被汽车品牌 所垂青，特别是针对插电式混淆动力汽车，正在统筹整车规划战重量圆里，硬包电池的体积劣势 愈加较着。

图 3- 4 硬包电池构造

两. 镍氢电池

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镍氢电池的构造

镍氢（Ni-MH）电池是由氢离子战金属镍分解的，电量储蓄比镍镉电池多 30%，比镍镉 电池更沉， 利用寿命也更少， 而且对情况无净化， 现次要使用于混淆动力电动汽车。
镍氢电池的缺陷是价钱比镍镉电池下很多，机能要比锂离子电池好一些。镍氢电池中的金属部门是金属氢化物，次要分为两年夜类，即 AB5 战 AB2。
最多见的是 AB5，“A”暗示密土元素的混淆物大概再减上钛（Ti ）；“B”则暗示镍（Ni）、钴（Co）、锰（Mn），大概另有铝（Al）。一些露有多种身分的下容量电池，其电极次要由 AB2 组成，“A”暗示钛（Ti）大概钒（V）；B 则暗示锆（Zr）或镍（Ni），再减上一些铬（Cr）、钴（Co）、铁（Fe）战锰（ Mn ）。镍氢电池构造如图 3-5 所示。

图 3- 5 镍氢电池构造

2. 镍氢电池的事情道理

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镍氢电池的事情道理

镍氢电池是一种碱性电池，其背极接纳由储氢质料做为活性物资的氢化物电极，正极接纳 氢氧化镍电极（简称镍电极），电解量为氢氧化钾火溶液。镍氢电池充电时，氢氧化钾电解液 中的氢离子会被开释出去，由那些化开物将它吸取，制止构成氢气鼓鼓，以连结电池内乱部的压力战体积。当电池放电时，那些氢离子便会经过相反的历程而回到本来的处所。
镍镉、镍氢电池的充电历程十分类似，皆请求恒流充电，以避免电池过充电。充电器对电 池停止恒流充电，同时检测电池的电压战其他参数。为制止破坏电池，电池温渡过低时不克不及开 初快速充电，当电池温度低于 10℃时，应转进涓流充电方法。而一旦电池温度到达划定数值 后，必需立刻截至充电。






3. 镍氢电池型号阐明

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镍氢电池型号阐明

凡是电池体上的 AAA、AA、C、D、N、F、SC 等标识皆是好国型号标识。正在我国，除几种电池按“号”称号以外，其他仍是接纳好国的定名方法。
别的，两次锂电池的型号接纳五位数 （圆柱形）或六位数（圆形）暗示，如 14500、103450 等。常睹电池型号、尺微暇比较睹表 3-1。

序号	好国型号	我国雅称	尺微暇（仄头）
1	AAAA	AAAA	下度（ 41.5 ±0.5 ）mm ， 曲径（ 8.1 ±0.2 ）mm
2	AAA	7 号	下度（ 43.6 ±0.5 ）mm ， 曲径（ 10.1 ±0.2 ）mm
3	AA	5 号	下度（ 48.0 ±0.5 ）mm ， 曲径（ 14.1 ±0.2 ）mm
4	A	A	下度（ 49.0 ±0.5 ）mm ， 曲径（ 16.8 ±0.2 ）mm
5	SC	SC	下度（ 42.0 ±0.5 ）mm ， 曲径（ 22.1 ±0.2 ）mm
6	C	2 号	下度（ 49.5 ±0.5 ）mm ， 曲径（ 25.3 ±0.2 ）mm
7	D	1 号	下度（ 59.0 ±0.5 ）mm ， 曲径（ 32.3 ±0.2 ）mm
8	N	N	下度（ 28.5 ±0.5 ）mm ， 曲径（ 11.7 ±0.2 ）mm
9	F	F	下度（ 89.0 ±0.5 ）mm ， 曲径（ 32.3 ±0.2 ）mm

表 3-1 常睹电池型号、尺微暇比较表

仄头电池是指电池正极是仄的，出有突出，次要合适做电池组面焊利用的电池芯。普通划一型号的尖头电池（能够用做单体电池供电的），正在下度上比仄头电池多 0.5mm。有些电池并非 AAA 、AA 、A 、SC 、C 、D 、N 、F 等主型号，而是带有 1/3 、2/3 、1/2 、2/3 、4/5 、5/4、 7/5 平分数，那些分数暗示电池体下度取尺度型号电池下度的比值。比方， 2/3AA 暗示电池下 度是普通AA 型电池的 2/3 ；4/5A 暗示电池下度是普通A 型电池的 4/5。
按照国际电工委员会（IEC）尺度划定，镍镉战镍氢电池标识由以下五部门构成。
（ 1 ）电池品种 ：KR 暗示镍镉电池；HF 暗示圆形镍氢电池；HR 暗示圆柱形镍氢电池。
（2 ）电池尺微暇 ：包罗圆柱形电池曲径 / 下度，圆形电池宽度 /薄度/ 下度，各数值之间用 斜杠离隔，单元为 mm。
（3 ）放电特征标记：L 暗示相宜放电电流倍率正在 0.5C 之内；M 暗示相宜放电电流倍率正在 0.5 ~ 3.5C 范畴内乱；H 暗示相宜放电电流倍率正在 3.5 ~ 7.0C 范畴内乱；X 暗示电池能正在 7 ~ 15C 的下倍率放电电流下事情。
（4 ）下温电池标记：用 T 暗示。
（5 ）电池毗连片品种：CF 代表无毗连片；HH 暗示电池带串连毗连片；HB 暗示电池带并 联毗连片。
比方， HF18/07/49 暗示圆形镍氢电池，宽 18mm、薄 7mm、下 49mm；KRMT33/62CF暗示镍镉电池，放电倍率正在 0.5 ~ 3.5C 之间，下温系列单体电池，无毗连片，曲径 33mm、下度 62mm。

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镍氢电池的使用特征

年夜功率的镍氢电池普遍使用于油电混淆动力车辆中，最具代表性的例子是歉田普钝斯，该车利用了出格的充放电法式， 电池充放电寿命可充足车辆利用十年。
固然镍氢电池的量量比锂离子电池年夜，但仍旧有部门新能源汽车利用镍氢电池。从每一个单体电池的电压去看，镍氢取镍镉电池的标称电压皆是 1.2V。
镍氢电池的次要使用特征睹表 3-2。

序号	使用特征
1	量量比功率下，今朝贸易化的镍氢功率型电池能到达 1350W ·h/kg
2	轮回次数多，今朝使用正在电动汽车上的镍氢动力蓄电池， 80% 放电深度（DOD）轮回寿命可达 1000 次以上， 为铅酸电池的 3倍以上；100%DOD 轮回寿命正在 500 次以上，正在混淆动力电动汽车中可以使用 5 年以上
3	无净化，没有露铅、镉等对人体有害的金属，为 21 世纪绿色环保电源
4	耐过充电战过放电、无影象效应
5	利用温度范畴宽，一般利用温度范畴为 −30 ~ 55℃，贮存温度范畴为 −40 ~ 70℃
6	宁静、牢靠，正在短路、挤压、针刺、宁静阀事情才能、跌降、减热、耐振动等宁静性战牢靠性实验中无爆 炸、熄灭征象

表 3-2 镍氢电池的次要使用特征

3、锂离子电池

机能参数	钴酸锂	三元锂	锰酸锂	磷酸铁锂
电压仄台 /V	3.7	3.7	3.8	3.2
最下电压 /V	4.2	4.2	4.2	3.7
最低电压 /V	2.6	3.0	2.5	2.65
轮回寿命	>300	>800	>500	>2000
环保机能	露钴	露钴、镍	无毒	无毒
宁静机能	好	较好	优良	优良
合用范畴	小电池	小电池、 小型动力蓄电池	动力蓄电池	动力蓄电池、 超年夜容量电池

表 3-3 锂离子电池机能参数比照

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锂离子电池的事情道理

（1）放电历程
固然锂离子电池品种繁多，但其事情道理大抵不异。锂离子电池放电时，电子战锂离子 Li+ 同时活动，电子从背极颠末中电路导体跑到正极， Li+ 从晶状体构造背极“脱 插”进进电解液里，“脱过”隔阂上曲曲折折的小洞，“泅水”嵌进正极晶体空地，取中电途经 去的电子分离正在一同，如图 3-6 所示。

图 3- 6 放电历程

（2）充电历程
充电时，晶状构造正极质料上的锂分红锂离子战电子，电子经由过程内部充电，电路跑到背极上， Li+ 从正极“脱嵌”进进电解液里，“脱过”隔阂上曲曲折折的小洞，“嵌进” 晶状体构造背极，取电子分离正在一同。因为Li+ 从正极“脱嵌”，颠末电解量插进背极，因而背极处于富锂形态，如图 3-7 所示。

图 3- 7 充电历程

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锂离子电池的型号

差别的锂离子电池消费厂家有差别的定名划定规矩，但通用型电池多数遵照同一的尺度，按照 电池的称号就能够明白其尺微暇等疑息。IEC 划定，圆柱形战圆形电池的型号定名划定规矩以下：
（ 1 ）圆柱形电池
其型号用三个字母后跟五个数字暗示。三个字母中，第一个字母暗示背 极质料，此中 I 暗示有内乱置的锂离子， L 暗示锂金属或锂开金电极；第两个字母暗示正极质料， C 暗示钴， N 暗示镍， M 暗示锰， V 暗示钒；第三个字母为 R，暗示圆柱形。五个数字中， 前 两个数字暗示曲径，后三个数字暗示下度，单元皆为 mm。


（2 ）圆形电池
其型号用三个字母后跟六个数字暗示。三个字母中，前两个字母的意义战 圆柱形电池一样；后一个字母为 P，暗示圆形。六个数字中，前两个数字暗示薄度，中心两个 暗示宽度，前面两个暗示下度（少度），单元也为 mm。
比方：ICR 18650 暗示曲径为 18mm、下度为 65mm 的圆柱形电池；ICP 053353 暗示薄 度为 5mm、宽度为 33mm、下度（少度）为 53mm 的圆形电池。锂离子电池什物型号标识如 图 3-8 所示。

图 3- 8 锂离子电池什物型号标识

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锂离子电池的使用特征

（1）电压下
锂离子电池单体因为利用的正极质料差别，其额定电压也有所差别，最下可 达 3.8V。锂离子电池的电压是镍镉、镍氢电池的 3 倍，是铅酸电池的远 2 倍，那也是锂离子动 力蓄电池比能量下的一个主要缘故原由。
构成具有不异电压的动力蓄电池组时，所利用的锂离子动力蓄电池的串连数量会年夜年夜少 于铅酸电池战镍氢电池。而动力蓄电池中单体电池数目越多， 电池组中单体电池的分歧性请求 便越下，寿命便越易以掌握。正在实践利用过程当中，当电池组发作毛病时，通常为此中一两个单 体电池呈现成绩，然后招致整组电池呈现成绩。因而，没有易了解 48V 的铅酸电池比 36V 的铅 酸电池毛病率下的缘故原由，从那个角度上来说，锂离子电池更合适做为动力蓄电池利用。比方， 36V 的锂离子电池组只需求 10 个单体电池便可；而 36V 的铅酸电池组则需求 18 个单体电池， 即 3 个 12V 的电池组，而每一个 12V 的铅酸电池组又由 6 个单体电池构成。


（2 ）能量稀度年夜
比能量年夜，下达 150W ·h/kg，是镍氢电池的 2 倍，是铅酸电池的 4 倍。因而， 锂离子电池的量量是不异能量铅酸电池的 1/4~1/3。从那个角度来说，锂离子电 池耗损的资本便少，并且锰酸锂电池中所利用元素的储量也比力多。其体积小，能量稀度下 达 400W ·h/L，体积是不异能量铅酸电池的 1/3~1/2，供给了更公道的构造战更美妙的形状设 计前提、设想空间。


（3 ）寿命少
锂离子电池的轮回次数可达 1000 ~ 3000 次。以容量连结正在 70% 计较，电 池组 100% 充放电轮回次数能够到达 2000次以上，利用年限可达 5 ~ 8 年，寿命为铅酸电池的 2 ~ 3 倍。跟着手艺的改革，锂离子电池的寿命会愈来愈少，性价比将愈来愈下。


（4 ）使用范畴宽
高温机能好，可正在 −40 ~ 55℃之间事情。而火溶液电池（如铅酸电池、 镍氢电池）正在高温时，因为电解液活动性变好，会招致机能年夜年夜低落。


（5 ）无影象
每次充电前没有需求放电，能够随时随天停止充电。电池充放电深度对电池的 寿命影响没有年夜，能够完成齐充齐放。


（6）无净化
锂离子动力蓄电池中没有存正在有毒物资，因而被称为绿色电池，是国度重面扶 持项目。而铅酸电池战镉镍电池因为存正在有害物资铅取镉，国度一定会增强其羁系战管理，相 应企业的本钱也会增长。固然锂离子电池出有净化，但从资本节省的角度思索，需求综开思索 锂离子动力蓄电池的收受接管宁静性和收受接管本钱成绩。


（7 ）宁静隐患
因为锂离子动力蓄电池的能量下、质料不变性较好，故简单呈现宁静问 题。2013年，天下上出名的脚机战条记本电脑电池（正极质料为钴酸锂战三元质料）消费企业， 如日本三洋、索僧等公司请求电池的爆喷率掌握正在40 个ppb （十亿分之一）以下，海内公司基 本上能到达 ppm （百万分之一）级别。


（8 ）价钱下
不异电压战不异容量的锂离子动力蓄电池的价钱是铅酸电池的 3 ~ 4 倍。随 着锂离子动力蓄电池市场的扩展、本钱的低落、机能的进步，和铅酸电池价钱的进步，锂离 子动力蓄电池的性价比有能够会超越铅酸电池。


四.动力蓄电池的手艺参数

动力蓄电池是确保新能源汽车可以一般事情的根底，因而，动力蓄电池机能的黑白隐得尤 其主要。我国针对新能源汽车动力蓄电池体系成立了一系列的相干尺度，其范畴笼盖电芯、模 组、动力蓄电池包战动力蓄电池体系四个层里。触及的产物范例包罗混淆动力电动汽车、插电式/ 删程式混淆动力电动汽车、杂电动乘用车战商用车，已根本上了组成了一个完好的系统。经常使用动力蓄电池的次要手艺参数如图 3-9 所示。

图 3-9 经常使用动力蓄电池的次要手艺参数

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额定电压

动力蓄电池的额定电压又称标称电压，

额定电压 = 单体电芯额定电压 × 单体电芯串连数。

动力蓄电池的实践事情电压是跟着差别利用前提而不竭变革的，其电压形态次要有以下几种：
（ 1 ）开路电压
开路电压是指电池正在出有毗连中电路或背载时的电压。开路电压取电池剩 余能量有必然的联络，盈余电量显现操纵的便是那个道理。


（2 ）事情电压
事情电压是指电池正在事情形态下，即电路中有电畅通过期，电池正、背极 之间的电势好。正在电池放电事情形态下，当电流流过电池内乱部时，必需克制内乱阻的阻力，因而 事情电压老是低于开路电压。


（3）放电停止电压
放电停止电压是指电池布满电落后止放电，放完电时到达的电压。若 此时持续放电则为过分放电，对电池的利用寿命战机能会有很年夜的毁伤。


（4 ）充电限定电压
充电限定电压是指充电过程当中由恒流变成恒压充电的电压。

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电芯容量（A·h）

电芯容量是指动力蓄电池可以贮存的电量，是权衡电池机能的主要目标之一。

动力蓄电池 电芯容量 = 单体电芯容量 × 单体电芯并联数目。

电芯容量是由电池电极活性物资决议的，次要与决于活性物资的数目、量量和操纵率。
电芯容量用 C 暗示，单元为 A ·h （安 ·时）或 mA ·h （毫安 ·时）。它即是放电电流（ A ）× 放电工夫（ h），即 C = It。

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额定能量（kW·h）

动力蓄电池的额定能量是权衡其机能的主要目标之一，单元为 kW ·h （千瓦 ·时）。
动力蓄电池的额定能量 = 动力蓄电池的额定电压 × 动力蓄电池的电芯容量。
额定能量是汽车厂商宣布的电池储蓄电量巨细的襟怀。1kW ·h 的物理意义是功率为 1kW 的电器事情 1h 所耗损的电能。
正在一样平常糊口中， 1kW ·h 即1度电。

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能量稀度（W·h/kg）

能量稀度是指电池单元体积或单元量量所开释出去的能量，凡是用体积能量稀度（ W ·h/L） 战量量能量稀度（W ·h/kg）暗示。常睹电池能量稀度比照睹表3-4。

表 3-4 常睹电池能量稀度比照

电池范例		铅酸电池	镍镉电池	镍氢电池	锂电池
能量 稀度	W ·h/kg	30~ 50	50 ~ 60	60 ~ 70	130~180
	W ·h/L	50~ 80	130~150	190~200	350~ 400

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电池内乱阻

电池内乱阻是指蓄电池事情时，电流流过电池内乱部所遭到的阻力，它包罗欧姆内乱阻战极化内乱阻。欧姆内乱阻次要是由电极质料、电解液、隔阂电阻及各部门整件的打仗电阻构成的，取电池的尺微暇、构造、拆配等身分有闭。
电池的内乱阻没有是常数，而是正在充放电过程当中随工夫不竭变革的。那是由于活性物资的构成、电解液的浓度战温度皆正在不竭天改动，差别范例电池的内乱阻差别。即使是不异范例的电池，因为内乱部化教特征纷歧致，其内乱阻也纷歧样。电池的内乱阻很小，普通以 mΩ 为单元去界说它。内乱阻是权衡电池机能的一个主要手艺目标，一般状况下，内乱阻小的电池，其年夜电放逐电才能强；内乱阻年夜的电池，其放电才能便强。

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盈余电量（SOC）

盈余电量是指动力蓄电池内乱部的可用电量占标称容量的比例，是电池办理体系中的一个主要监控数据，电池办理体系按照 SOC 值掌握电池的事情形态。

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充放电倍率（C）

充放电倍率用去暗示电池充放电时电流巨细的比率，即倍率。

充放电倍率 = 充放电电流/ 额定容量。

比方，额定容量为 100A ·h 的电池用 20A放电时， 其放电倍率为 0.2C。电池放电倍率的 1C 、2C 、0.2C 是指电池的放电速度，是放电快缓的一种 量度。一切的容量 1h 放电终了，称为 1C 放电；5h 放电终了，则称为（ 1/5 ）C = 0.2C 放电；关于 24A ·h 电池来讲， 2C 放电电流为 48A，0.5C 放电电流为 12A。

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放电深度（DOD）

正在电池的利用过程当中，电池放出的容量占其额定容量的百分比称为放电深度。放电深度的上下战两次电池的充电寿命有很年夜的干系。两次电池的放电深度越深，其充电寿命便越短，那 会招致电池的利用寿命变短，因而正在利用时应只管制止深度放电。


五.动力蓄电池成组手艺

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术语注释

按照 GB/T 19596—2017 的界说，动力蓄电池体系（动力蓄电池包）是指一个或一个以上 蓄电池包及响应附件（蓄电池办理体系、下压电路、高压电路、热办理装备和机器总成）组成的为电动汽车整车的止驶供给电能的能量存储安装。
（ 1 ）单体蓄电池
单体蓄电池是将化教能取电能停止互相转换的根本单位安装，凡是包罗 电极、隔阂、电解量、中壳战端子，并被设想成可充电的，也称做电芯。单体蓄电池正在物理结 构上是组成动力蓄电池包或动力蓄电池体系的最小单位，可做为一个单位交换。


（2 ）蓄电池电芯组
一组并联毗连的单体蓄电池，能够包罗监测电路取庇护安装（如熔断器等）。
留意： 蓄电池电芯组出有牢固的启拆中壳、电子掌握安装，且出有肯定的极柱安插，不克不及 间接使用到车辆上。


（3 ）蓄电池模块
将一个以上的单体蓄电池根据串连、并联或串并联的方法组开起去，并 做为电源利用的组开体，也称做蓄电池组。


（4 ）蓄电池办理体系
监督蓄电池的形态（温度、电压、荷电形态等）， 能够为蓄电池供给通讯、宁静、电芯平衡及办理掌握，并供给取使用装备间通讯接心的体系。


（5 ）动力蓄电池箱
用于艳服蓄电池组、蓄电池办理体系和响应的帮助元器件，并包罗 机器毗连、电气鼓鼓毗连、防护等功用的总成，简称蓄电池箱。


（6）蓄电池包
凡是包罗蓄电池组、蓄电池办理体系、蓄电池箱及响应附件（热却部件、连 接电缆等），具有从内部得到电能并可对中输出电能的单位。蓄电池包的消费流程如图3-10 所示。

图 3- 10 蓄电池包的消费流程

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动力蓄电池成组手艺要面

正在杂电动汽车战插电式混淆动力电动汽车中，单体蓄电池易以满意电压需供，需求将多少 个蓄电池单体战模块经由过程串并联的方法组分解蓄电池包，蓄电池成组手艺如图 3-11 所示。串连 能够增长电压，可是容量稳定；并联能够增长容量，可是电压稳定。

图 3- 11 蓄电池成组手艺

蓄电池的毗连方法凡是用 ××P ××S 暗示。比方：3P91S 暗示由 3 个单体电池并联成一组，共有 91 组串连正在一同；1P100S，暗示由 100 个单体电池串连而成。
北汽EV160 杂电动汽车的电芯构成方法是 1P100S，行将 100 个磷酸铁锂单体电池串连正在一同，构成了车辆的动力蓄电池 组；而北汽EV200 杂电动汽车的电芯构成方法是 3P91S，即该电池包是由 3 个三元锂电池单体 并联构成一个模块，再用 91 个如许的模块串连成一个团体，组成了动力蓄电池总成。


（ 1 ）电池平衡
组开的电池数目越多，电池组的牢靠性越好。正在停止电池组应时，应接纳 统一系列、统一规格的电池，那便是常道的电池平衡成绩。动力蓄电池的分歧性好是指一组电 池内乱，单体电池之间呈现的盈余容量差别过年夜、电压差别过年夜等状况，从而招致新能源汽车的 绝航才能降落。形成动力蓄电池组内乱单体电池分歧性好的次要缘故原由有以下几面：
1 ）消费工艺差别。
因为电池质料、寄存工夫、消费工艺等缘故原由，招致各单体电池之间没有 可制止天存正在差别。改进电池的消费制作工艺，从消费上尽量包管电池的分歧性，利用同 一批次的电池停止配组，这类办法有必然结果，但没法完整处理分歧性好的成绩。电池组使 用一段工夫后， 仍会呈现分歧性好的成绩， 假如不克不及实时处置， 则成绩会越发严峻， 以至会 发作伤害。


2 ）温度差别。
正在新能源汽车上，蓄电池的装置地位差别，热情况也存正在必然的差别；即 使是正在统一地位的电池，因为透风前提的差别，也会招致单体电池之间的温好，形成电池包温 度没有平均，另有能够呈现部分下温的状况。


3 ）放电倍率差别。
统一种电池具有不异的放电倍率，跟着电池的利用容量会发生变革， 招致最好放电电流差别。


4 ）放电深度差别。
放电深度是暗示蓄电池放电形态的参数，即是实践放电容量取可用容 量的百分比。新能源汽车的绝驶里程次要是由动力蓄电池的容量决议的， 电池放电深度的差别 会招致分歧性变好。


5 ）可用容量差别。
正在充电过程当中，容量偏偏小的电池将提早布满电，为使电池组中其他电 池也可以布满电， 小容量电池势必呈现过充电征象。假如为了不小容量电池发作过充电而提 前完毕全部蓄电池体系的充电， 则会招致其他容量偏偏年夜的电池处于短充电形态。这类状况不只 会影响电池组的充电历程，借会影响电池的利用寿命，以至会带去宁静隐患。动力蓄电池组一 致性好的成果及其通报历程如图 3-12 所示。

图 3- 12 动力蓄电池组分歧性好的成果及其通报历程

（2 ）电池宁静
单体电池经由过程并联、串连或串并联方法成组后，做为一个团体对中事情时的宁静成绩是新能源汽车的中心成绩， 也是全部社会皆极端存眷的成绩。电池宁静是电池手艺 完成反动性打破的第一重面， 也是增进杂电动汽车机能提拔的枢纽。闭于动力蓄电池体系的安 齐成绩，归纳综合起去有 8 个圆里。


1 ）电芯宁静。
经由过程电芯、电池模块尺度化去改进电芯宁静。正在设想圆里，把电芯的设想 成绩集合表露出去并集合处置，消费装备的尺度化水平也会响应下一些。经由过程尺度化，能够把 优良的装备配套商战整配件配套商的经历背止业推行，如许能够团体进步电池止业的宁静手艺 程度。电芯尺度化能够削减低条理劳动的反复，对电芯的宁静机能有很年夜的提拔，更多厂商做 统一个尺度的电芯，电芯本钱会降落，宁静性会进步。


2 ）成组宁静。
相对单体电池来说，锂电池成组使用是新能源汽车的枢纽。新能源汽车 的动力蓄电池需求由多只单体电池串并联构成，此时成组使用分歧性好的成绩便会凸隐出去。即便是正在电池出厂时分歧性偏偏好的状况下， 只需正在新能源汽车特有工况情况（电池正在电动汽车 上的摆放地位差别、温度场差别等） 下使用一段工夫， 果电池组串并联惹起的电化教特征的改 变便会闪现出去， 从而招致电池组中某一单体电池因为过充电或过放电等缘故原由领先生效， 影响 电池组的宁静性战轮回寿命。动力蓄电池体系热办理功用的设想， 对包管电池成组后的宁静性 十分主要。温度对电池电压的影响很年夜，热办理功用设想得好，热量平衡， BMS 即可对每一个电 芯做准确的检测、管控战预警。


3 ）电池办理。
动力蓄电池办理体系（BMS）是对新能源汽车动力蓄电池组停止宁静监控 及有用办理的安装。它可以进步新能源汽车电池的利用服从、增长绝驶里程、耽误利用寿命、 低落运转本钱、进步电池组牢靠性，进而有用提拔新能源汽车整车品格。BMS 次要由掌握模 块、平衡电源模块战检测模块三部门组成。


4 ）设想宁静。
今朝，将镍钴锰三元电池做为乘用车动力蓄电池的支流手艺道路，正在我国新 能源汽车财产中已得以建立，本来两分全国的磷酸铁锂电池已逐渐“黯然退出”。
接纳磷酸铁锂 动力蓄电池的新能源乘用车正在2017 年以后的市场上曾经很少睹到；而正在对动力蓄电池宁静性要 供十分下的大众交通范畴， 磷酸铁锂电池仍然占主要职位， 固然其单体成组服从下、事情温度 范畴广泛、正在 400℃以上仍然没有会呈现年夜里积热得控，但仍然没法取壮大的财产政策相对抗。
2017 年，正在我国新能源汽车动力蓄电池止业，镍钴锰三元电池遍及接纳的是配圆比例为1 ∶1 ∶1 的镍钴锰三元正极质料，动力蓄电池的单体能量稀度约为 170W ·h/kg ；
到 2018 年， 齐止业的镍钴锰三德配圆比例酿成了 5 ∶ 2 ∶ 3，动力蓄电池的单体能量稀度约为 210W ·h/kg ；而正在 2018年行将完毕的时分，海内某动力蓄电池龙头消费企业火烧眉毛天颁布发表将年夜范围投产配 圆比例为 8∶1 ∶1 的镍钴锰三元电池，动力蓄电池的单体能量稀度将超越 300W ·h/kg。
下镍三元电池的良品率、内乱阻分歧性、焊接工艺、集热体系效能和 BMS 等中的任何 一项有成绩， 城市招致极端严峻的结果。各类电池质料、电池构造均有劣缺陷， 对宁静性的 影响水平也没有不异，只需设想科教、制作精细，正在必然水平上皆能够制作出宁静性能够承受的动力蓄电池。


5 ）充电宁静。
新能源汽车利用中的宁静成绩是事闭用户性命财富宁静战财产开展的底线， 而为车辆充电是用车过程当中的主要环节。充电宁静次要触及疑息宁静、电气鼓鼓宁静战消防宁静三个圆里。
① 疑息宁静。充电场合中的扫码充电存正在疑息宁静隐患。今朝，经由过程扫描两维码去完成充 电设备的启停战充电的付出结算是许多充电运营企业的挑选，假如运营企业仅是将一张挨印好 的两维码张揭到充电桩上供用户利用，如许的方法是存正在疑息宁静隐患的。
② 电气鼓鼓宁静。新能源汽车的大众充电设备需求里背远百家车企的数千个车型供给充电服 务，年夜多存正在“下压带电、安排室中、无人值守”的征象。充电装备本体的宁静风险逐步获得 了人们的正视，能够经由过程充电装备硬件电路的设想去低落风险。比方，利用带有庇护功用的电 气鼓鼓元件去低落风险，经由过程硬件去监测能否超限、过充电等。正在尽缘防护、泄电庇护战充电历程 尽缘监测等圆里增强风险管控，避免人身触电。
③ 消防宁静。消防宁静一直贯串全部充电历程和充电园地的齐性命周期。正在 GB/T 51313— 2018 《电动汽车分离充电设备工程手艺尺度》中，便消防宁静成绩停止了较为具体的论述战 划定。


6 ）利用宁静。
经由过程利用防水质料，或正在防水构造上做防水隔热处置等方法，延缓热得控 的分散历程。增长烟雾检测、化教身分检测、温降检测等环节，经由过程检测发明晚期单体热得 控，并给驾驶人战搭客收回警报，提示职员遁死。
今朝，电动客车国度尺度正正在鞭策增长灭水安装，正在整车设想圆里要增长宁静遁死安装。新能源汽车战传统燃油汽车纷歧样， 动力蓄电池是车辆的独一动力滥觞， 正在车辆发作严峻毛病 的状况下，假如经由过程割断供电电路的方法停止掌握，车门有能够会挨没有开。以是正在整车设想 上，假如能增长能够快速、便利翻开的遁死门大概其他遁死安装，将是一个可止的挑选。


7 ）宁静预警。
按照新能源汽车国度尺度，能够经由过程互联网把整车掌握器（VCU）搜集到 的 BMS疑息上传到云端停止年夜数据阐发。监控仄台不竭搜集新能源汽车的工况数据、报警数 据、诊断数据等并停止及时阐发，背用户供给粗准报警推收战智能预警阐发成果。当新能源汽 车呈现宁静成绩时，经由过程预警安装能够提示驾驶人靠边泊车，进步了宁静预警的牢靠性。


8 ）一样平常保护。
如今新能源汽车的一些成绩源自出有一样平常保护尺度或国度强迫检测尺度。传统燃油汽车皆有强迫检测，而新能源汽车做为重生事物，其宁静性、牢靠性借出有到达传 统燃油汽车的级别。终究是每隔 3 个月、 6 个月，仍是 1 年停止保护检测，该当检测哪些项目 （体系稀启性、电气鼓鼓牢靠性、毗连牢靠性等），皆短少相干的尺度。
新能源汽车险些没有需求保护，但实践上那取宁静认识各走各路。因而，国度该当订定新能 源汽车的强迫检测尺度， 整车厂也该当有强迫检测的项目请求， 订定新能源汽车的一样平常保护流 程及国度的相干法令划定长短常告急战须要的。

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