磷酸铁锂动力电池设计知识详解.ppt

磷酸铁锂动力电池设计简介 目录 高品质电芯 独特的结构设计 动力锂电池的安全测试 强大的电池管理系统 认识磷酸铁锂电池 铁锂知识 认识磷酸铁锂电池 什么是磷酸铁锂电池 是指以磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池 相对其它传统正极材料的锂电池 磷酸铁锂电池具有安全可靠性高 循环寿命长和经济环保等优点 磷酸铁锂电池组构成 电芯 结构设计 管理系统 认识磷酸铁锂电池 磷酸铁锂电池应用领域 1 动力类电源 2 替代不环保铅酸电池 新能源汽车类电源 电源 汽车启动类电源 通信电源 储能类电源 消费类电源 认识磷酸铁锂电池 电动自行车电源 6 认识磷酸铁锂电池 结论 磷酸铁锂电池 使用最安全 稳定性最好 性价比最高 目录 高品质电芯 独特的结构设计 动力锂电池的安全测试 强大的电池管理系统 认识磷酸铁锂电池 电芯 1 2 3 4 领先行业的技术水平 电芯安全技术 电芯性能提升专利技术 端面焊 电芯寿命及一致性提升技术 H型箔材 高品质电芯 9 圆柱型磷酸铁锂电芯技术水平 32650型 容量5 5Ah单体能量密度 120wh kg3C充放300次可保持容量96 以上单体内阻 8m 月自放电 2 电芯 结论 磷酸铁锂电芯技术水平领先于整个行业 10 圆柱型磷酸铁锂电芯技术水平 38120型 容量10Ah5C充放300次可保持容量96 以上单体内阻 2m 月自放电 2 3C充放温升 10 5C充放温升 15 电芯 结论 端面焊磷酸铁锂电芯技术水平国际领先 11 电芯安全技术 通气防爆管 结论 圆柱型铁锂电池引入了通气管装置 有效的解决了电芯在过充 短路 碰撞等极端条件下因产生高温而导致的安全问题 通气管 安装通气管示意图 原理 在电池发生化学反应的条件下 内部产生的气体会首先聚集于通气管中 有利于电池内部气体分散 电芯永不爆炸 电芯 12 电芯安全技术 电芯安全阀 当内压达到1 8Mpa时 安全阀会打开 气体排出 避免爆炸风险 电芯 电芯性能提升专利技术 端面焊 电芯 抛弃了极耳结构 采用涂布留白工艺 制成单侧金属留白的电芯 再采用端面焊接工艺 电芯寿命及一致性提升技术 H型箔材 电芯 开发网状三维集流体 该结构使涂层和集流体的结合更紧密 附着力更强 箔材上的微孔可通过电解液形成离子移动的通道 整个极片两侧同时参与对应正负极的反应 带孔铜箔 铝箔的局部放大图片 15 产品质量保证体系 质量管理体系 ISO9001 2008 质量管理体系 TS16949 2009 质量保证体系 产品所获认证及检测 北京201所国家客车质量检验中心信息产业部通信电源产品质量监督检验中心泰尔认证欧盟CE安全认证美国UL认证欧盟RoHS环保认证UN38 3普尼认证MSDS报告 电芯 目录 高品质电芯 独特的结构设计 动力锂电池的安全测试 强大的电池管理系统 认识磷酸铁锂电池 成组把关 1 2 3 4 设计前准确把握客户需求 设计前对客户需求 产品使用环境 产品的特殊要求进行全面把握 分析与对接 八个一致配档 组合前按八个一致标准挑选单体电池配对 组合 保证电池组中各串电池性能指标一致 纵向过流 横向保护 电池组在串联方向通过点焊螺丝 螺柱连接实现大电流通流 在并联方向通过带保险丝的PCB板来保护电池组安全 结构设计 5 隔氧装置 采用密封箱体 隔绝氧气 确保电池组在任何情况下不起火 不爆炸 对角连接 保证电流通路的导通电阻一致 实现电池的均流工作 PACK技术结构特性 牢固性 抗震性 单体电池正负极焊接螺纹铜柱 用螺母紧固连接 牢固性强 按GB T2423 10中规定测试电池组的抗机械振动 试验后电池组没有机械损坏 没有变形和紧固部位的松动现象 电池组完好 无损伤 导电性 螺母紧固连接部位进行阻抗测试 阻值较小 可以进行大电流导电 电池进行串并联 内阻影响小 散热性 同大电池 如几十安时 上百安时 相比 小电池组合结构间隙分布均匀 散热效果好 循环寿命一致 19 PACK独特技术 八个一致 配组原则 电压一致 容量一致 平台一致 恒流比一致 带电量一致 自放电一致 结构设计 内阻一致 八个一致 结论 八个一致的配组原则 可确保动力电池组正常使用8年后容量保持率依然在80 以上 PACK独特技术 八个一致 配组原则 PACK独特技术 八个一致 配组原则 量产单体电芯按分档入库 容量50mAh分档 恒流比93 平台46min 内阻11m 电压2 8 3 25V 正极同一材料 配组按照设计要求 确定所用单体电芯的容量档次及数量 成组配档 容量按50mAh一档 电压按 2 80且 3 00V和电压 3 00且 3 25V分档 配档时每组电池按结构设计配足数量 PACK独特技术 八个一致 配组原则 电池的成组原则为 使用同一个档次的电芯组装 当某一批次该档次的电芯数量不够时 使用相邻批次同档电压同档容量的电芯补足缺额 严禁不同电压 不同内阻档次电芯用于同一电池组的组装 如图 Y14C10同档次电芯 数量较Y14C14同档电芯多 Y14C11同档次电芯 数量较Y14C13同档电芯多 Y14C12同档次电芯 数最多量 Y14C13同档次电芯 Y14C14同档次电芯 以此类推 直到凑足所需单体电芯为止 尽可能减少同档次单体电芯所用批次 若数量不足 若数量不足 若数量不足 若数量不足 PACK独特技术 八个一致 配组原则 首创PCB板并联连接板 具有 纵向过流 横向保护 功能 同时具备并联单体电芯保护功能 已获得国际发明专利 PCB板原理图 纵向过流 横向保护 功能是指在电池组的串联方向 纵向 电池通过点焊螺丝点焊螺柱连接 过大电流 在电池组的并联方向 横向 通过带有保险丝的PCB板来保护电池组安全 当单个电芯短路时PCB板的保险丝断开 脱离工作电路 起到保护作用 结论 既可以保证电池组能够大电流充放 又保证电池组在大电流充放条件下的运行安全 PACK专利技术 纵向过流横向保护 结构设计 均匀电流分布 对角连接设计 此种连接方式 让电池组所有电芯在同一条件下进行充放电 保证每个电芯的工作电流是一致的 提高电池组寿命 正极 负极 PACK独特技术 对角连接 结构设计 结论 对角连接可保证电池组使用安全 大幅提高电池组循环寿命 结构设计 PACK独特技术 七防设计 防漏电 防四串以下设计 结构设计流程图 目录 高品质电芯 独特的结构设计 动力锂电池的安全测试 强大的电池管理系统 认识磷酸铁锂电池 BMS 1 2 3 4 BMS在动力电池组中的作用 BMS 电动汽车动力系统整体解决方案 BMS 采集均衡模块的双向无损均衡 强大的BMS 5 BMS 简洁美观和人性化的显示模块 BMS 主控模块科学 精准的SOC计算 6 BMS GPRS无线数据传输及远程监控 强大的BMS BMS在动力电池中的作用 电动汽车电池管理系统 BMS 主要用于对动力电池组进行实时监控 故障诊断 SOC估算 短路保护 漏电监测 显示报警及充放电控制等 并通过CAN总线的方式与车辆集成控制器或充电机进行信息交互 保障电动汽车高效 可靠 安全运行 实时监控电池运行状态 剩余电量估算 充放电控制 热管理 均衡控制 故障诊断 电池健康状况预测和报警 参数设置 系统功能描述 1 采集均衡模块负责采集均衡一个电池箱内1 12个单体电池 2 采集模块的信息通过BMS的CAN通信网络上传给主控模块 3 主控模块收集整合电池信息 控制动力母线接触器的开通和关断 同时通过整车CAN通信网络和整车控制器或充电机通信 4 显示屏连接到BMSCAN通信网络后能显示和设置电池的所有信息和系统参数信息 强大的BMS BMS 电动汽车动力系统整体解决方案 32 BMS 采集模块 BMS的特点 高精度测量 单体电压测量精度达到 10mV 高抗干扰能力 在电磁干扰严重的车内也能保证测量和通讯的稳定可靠 智能调节能力 可自动调节电池箱温度 最大限度延长电池使用寿命 领先的双向无损均衡 可对电池进行双向无损均衡 最大均衡电流3A 最高效率90 灵活的配置 可根据车辆留给电池箱的空间尺寸条件 将电池箱电池节数设置为1 12节 强大的BMS 双向无损式均衡是OPTBMS一大特色 结论 技术领先 稳定可靠的采集模块是OPTBMS性能稳定可靠的基础保证 主控模块基本功能 1 内CAN收集采集模块信息 外CAN与整车控制器或充电机通讯 2 均衡策略管理 提高电池组一致性 3 SOC计算及剩余里程估算 4 系统故障和分级告警管理 5 绝缘电阻检测 6 数据存储及GPRS无线数据传输 BMS的特点与优势 最优的均衡策略 由主控模块控制采集均衡模块执行最合理的均衡策略 合理的分级告警管理 根据电池的不同状态分等级告警 以便整车控制器做出最合理的响应 精准的绝缘检测 保证高压动力系统的安全可靠 科学和精准的SOC计算 领先的无线数据传输方案 通过GPRS无线传输 用户可以在办公室实时监控每一台在外运行车辆的电池状态信息 BMS 主控模块 强大的BMS 34 显示模块基本功能 1 显示动力电池组的所有状态信息 控制信息和告警信息 2 根据客户要求设置告警点和保护点等系统参数 BMS特点与优势 简洁直观的界面显示 客户使用 维护方便 灵活的参数设置 满足不同客户的控制要求 BMS 简洁美观和人性化的显示模块 强大的BMS GPRS组网基本功能 1 通过GPRS无线传输 将所有车辆的电池信息实时上传到服务器 客户可以随时查看运行数据 2 通过GPRS无线传输 在客户端即可方便的设置任何一辆车的运行 告警参数 BMS特点与优势 利用先进的无线组网技术 可对动态运行车辆进行实时监控和远程故障告警 客户可以方便的实现远程监控 统筹安排电池维护与保养等工作 强大的BMS BMS GPRS无线数据传输及远程监控 目录 高品质电芯 独特的结构设计 动力锂电池的安全测试 强大的电池管理系统 认识磷酸铁锂电池 高空撞击测试 电池组 跌落测试 电池组 振动测试 模块 挤压短路测试 模块 绝缘阻抗测试 电池组 耐高温测试 模块 短路测试 模块 电池组 过放测试 模块 电池组 各项安全测试 1 2 3 4 过充测试 模块 电池组 动力电池安全测试 5 6 7 8 9 10 针剌测试 单体电池 结论 完全满足新能源汽车对动力电池使用安全的各项要求 38 动力电池安全性能测试 39 动力电池安全性能测试 40 1 针刺实验开始前 针刺实验中 针刺实验结束 动力电池安全性能测试 针剌短路测试 2 测试结果 电池包不起火 不爆炸 41 开始挤压 短路挤压过程 履带车缓慢通过电池模块 1 测试条件 单箱12 8V 600Ah电池模块满电 常温 25 5 通过履带式挖土机履带 钢材 持续短路电池模块正负极 同时重30吨的挖土机单边履带缓慢碾过电池模块持续施压 2 测试结果 电池包不起火 不爆炸 动力电池安全性能测试 挤压短路测试 动力电池安全性能测试 高空坠落撞击测试 55米高度开始跌落 自由跌落过程 触地5分钟后 1 测试条件 540V 600Ah单箱12 8V 600Ah电池包满电 常温 25 5 通过起吊重95kg的电池包至55m高空自由跌落 与安放钢板的地面触地撞击力达到3 1吨 落地撞击速度约115km h 2 测试结果 电池包不起火 不爆炸 动力电池安全性能测试 电池组振动测