动力电池系统一致性控制.ppt

1、动力电池系统一致性控制 解决方案探索,湖北德普电气股份有限公司 2014年8月 北京,动力锂电池组不一致性问题,动力锂电池PACK不一致性解决方案,通过空间三层次和时间两阶段来保障动力电池系统 在整个产品生命周期里满足动力电池系统寿命要求。,1、电芯生产过程一致性控制 2、电芯分容配组一致性控制 3、关键节点参数控制 电芯，模组，PACK三大部分的容量测评； 电芯，模组，PACK三大部分的直流内阻测评； 电芯，模组，PACK三大部分的温度分布测评； 4、动力电池（PACK）系统使用过程一致性保障措施 单只电芯均衡充电策略； PACK系统温度监控策略；,电芯层：是电池PACK系统的基础,电芯容量

2、一般为：25AH，50AH，100AH等；根据需求串并联； 电芯生产过程的常规控制策略包括：人机料法环； 电芯一致性测评重点为：直流内阻测评和电芯温度分布测评； 电芯容量、温度、交流内阻是常规电芯分容配组的重要指标； 电芯温度分布曲线及电芯直流内阻是电芯一致性保障的的重要 指标；,空间三层次保障PACK一致性,空间三层次保障PACK一致性,模块层：在电芯与系统PACK之间起到承上启下的作用,电池模块的一致性设计及测评重点： 电芯直流内阻一致性 电芯温度分布特性 电芯极耳温度 连接触点及母排热分布特性 模组效率损耗 电池模块的一致性测评（电芯数量：3-30节电芯串联） （案例：电动大巴电池PAC

3、K，电芯容量300AH，电芯节数180串） 设备：120V/400A电池综合测试平台； 热成像仪多点位 2部（固定摄像头）；多点位 1部（便携式）； 测试：直流内阻测试评价，25度环境，SOC10%，SOC50%，SOC80%。,PACK系统层：满足整车系统的要求,动力电池系统一致性设计及测评重点： 模组直流内阻一致性； 模组温度分布特性； 模组之间连接触点的热分布； 模组效率损耗； 电池PACK系统测评； 设备需求：750V/400A电池综合测试平台 1台； 多点位热成像仪2部（固定式摄像头）； 测 试：直流内阻测试及系统热分布状况，测试环境25度， 电池容量SOC10%，SOC50%，SO

4、C80%。,空间三层次保障PACK一致性,1）电芯生产过程一致性解决方案： 电芯生产过程的人机料法环控制； 2）电池组分容配组一致性解决方案 目前分容配组工艺： 内阻测试：对电芯内阻的测试采用的是交流内阻法； 容量测试：采用单只充放电设备；,空间三层次保障PACK一致性,各设备间的电流差异（误差）导致各单体电池分容时的电流不一致，引起容量不一致，并且单体分容设备充电效率低，放电能量消耗，能量浪费严重，引起的温升也不有利于一致性的分选与配组。,单体电池的电流I1、I2In存在离散性，导致定容出现误差。而容量不一致导致测量的内阻出现不一致。,传统分容配组设备,空间三层次保障PACK一致性,采用先进

5、分容配组工艺,温度监控：确保电芯在同温下进行内阻及容量选配； 容量测试：采用多单充电池串联分容设备； 内阻测试：对电芯内阻的测试采用串联直流内阻法；,流过各单体电池的电流完全一致，有效保证容量的准确性及内阻测试的准确性。,时间两阶段保障PACK一致性,锂电池串联分容的工艺流程,锂电池串联分容的策略,在温度、容量得到定标的前提下，进行内阻匹配，分选策略科学、可靠，保障电池组真正意义上的一致性配组。,锂电池串联分容与配组创新性,电流一致性好，可保障容量测试准确性 容量准确性好，可保障分容的准确性 分容的准确性好，可保障直流内阻测试的准确性（同一SOC状态） 在同一温度测点，容量准确，内阻准确，可保

6、障分选配组准确(容量、 内阻、温度均为分组条件) 充电效率高,具有能量回馈功能,对于年产1亿Ah的锂电池生产线，实现能量回馈，可以节约电约为3.2*（35）=10亿wh。 此外，能量回馈有利于车间的恒温效益，对于电池容量及内阻测试是有利的。,使用中：单只电芯均衡充电,BMS系统自带均衡功能； 利用BMS系统自带均衡功能，具有两种模式： 主动均衡模式；以充电方式均衡； 被动均衡模式：以放电方式均衡； 两种方式各有特色，依据不同的使用工况及成本做不同选择。 充电均衡（电池自带充电模块） 此为主动均衡模式； 优点：此均衡模式效果较好，可以校准SOC； 不足：只能在充电时均衡；增加采购成本； 维护性均

7、衡（配多路单体充电机） 优点：节省充电时间；电池一致性有保障；SOC已校准； 不足：会增加维护成本，接线困难；,时间两阶段保障PACK一致性,使用中：单只电芯均衡充电,与BMS配合安装于电池系统内，不只以单体电压作为不一致性判断依据，保证每只单体电池充电 充满； 通过BMS控制KM1、KM2及充电机。正常充电时，KM1吸合，KM2断开，电池组按BMS设定的工艺由 充电机充电； 当某只单体电池达到截止条件后，KM1断开，KM2吸合，此时充电机按BMS设定的电压提供一个恒 压源为各充电模块供电，充电模块以恒压限流方式对个单体电池充电，直至所有单体电池充满。,使用中： 电池热管理系统,PACK系统温度监控是电芯容量一致性保障措施之一 温度的差异性会使容量有极大下降 温度的一致性控制可从多方面考虑： 箱体结构；不同车型有不同考虑方式； 散热方式；自然风冷，强风，水冷； BMS及整车控制器的协调。,时间两阶段