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浅析电动汽车的动力电池

 半梦书斋 2018-01-05

我们先来看一下动力电池的安装位置。我们都知道动力电池是很沉的,所占重量大约将近整车的30%。所以将其做成扁平的平铺在车辆底板上是最理想的。这样第一可以保证安全,车辆前后、上下受到撞击和挤压的时候,能够最大限度地保证电池不受损。另外这个位置可以平衡前后轴车重。让全车的重心尽量往中间放并且很低,增强了驾驶操控性。但是遇到严重的托底就不好说了。所以,纯电动汽车的动力电池,基本都是放在这个位置。当然了,早期研发的一些车型除外。现在也有一些车型把电池放在后备箱底部或者是后座靠背与后备箱中间的,这个位置我个人认为不是很理想。

浅析电动汽车的动力电池

动力电池可以说是电动汽车最主要的一个总成部件,没有之一。他的好坏,决定了电动汽车能跑多远,能跑多快,还有充电需要多长时间,最后,还要看是否安全。我们在网上看到的因为电池短路或者过流引起火灾的案例就知道电池安全的重要性。那么动力电池里边大概都有什么东西。在我们看到的这个动力电池包里,实际上也是属于一个电子控制系统,我们叫它动力电池管理系统,英文缩写是BMS(Battery Management System)。既然是一个电控系统,那就得有传感器、计算机、执行器。他们都是为谁服务的,都是为这里边的电池(电芯)服务的。为什么要由一个电控系统来服务这个电池,就是为了让它能有更好的续航里程、还为了能够在最安全的前提下进行充放电。所以,我们看到的车辆底部的电池,它不是单一的一块电池,除了电池,它里边还有一些传感器、电脑板和执行器,来监控着电池的安全运行。

浅析电动汽车的动力电池

浅析电动汽车的动力电池

浅析电动汽车的动力电池

被电池管理系统监控的电池,是由若干个小电池(电芯)组成的,刚才我们看到动力电池是一个几乎铺满底盘的大家伙,其实它是由这张照片上的小家伙们组成的。这里边有不同类型的锂离子电池,比如18650型的三元锂,还有火柴盒般大小的磷酸铁锂。他们的电压都是3.5V以上。通过并联或者串联的形式组成若干个电池组,然后再通过串联或者并联的方式组成若干电池板,再通过并联或者串联组成若干电池模块;再布置上各种传感器、执行器和电脑板,当然还有线缆,最后形成一个刚才我们看到的电池包。

浅析电动汽车的动力电池

各种电芯

我们看这是特斯拉的电池包,打开以后看到的就是密密麻麻的电芯排列。我们都知道特斯拉电池实际上用的就是笔记本电池,18650型的,把动力电池盖板揭开就看到了一个一个电池组和单体电池,密密麻麻,这个动力电池一共有7104节18650型锂离子单体电池。我们平时买笔记本的时候都要看这笔记本电池是几芯的,有三芯的有四芯的,我们看这个图上就是四芯的;这个特斯拉电池包是7000多芯的。那18650是什么意思?就说这每节电池的直径是18毫米,长度是65毫米,0代表圆柱形。

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特斯拉电池

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笔记本电池

再来说一下电池管理系统,刚才说了,最终目的是让那若干节电池工作稳定并且尽可能完美地充、放电。通过哪些数据来监控,也就是电脑板需要收集哪些数据,主要是电流电压,包括总压和单体电池的电压;各电池模组的温度;还有各电池模组的内阻等等一系列数据,然后控制风扇和加热器(PTC)、包括冷却水泵(如果是水冷);还要控制各单体电池的充、放电;还有各个主要的高压接触器。除了这些,电脑板里边的软件升级,包括故障码和数据流的读取、单体电池组的温度、SOC、电压等等,都需要上位机来进行,即是人机交互方面;同时,还要把各方面数据通过CAN总线共享给其他系统,比如仪表需要显示系统计算出的SOC和温度。

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动力电池管理系统的计算机

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动力电池管理系统工作

动力电池管理系统的作用:

  1. 确认电池状态

  2. (单体电压、温度、电流、高压绝缘、总压)

  3. 均衡电池电压

  4. 防止过充和过放

  5. 防止过流

  6. 防止热失控

  7. 防止高压短路

  8. 控制风扇和加热器

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