动力电池系统一致性控制.

湖北德普电气股份有限公司,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,2021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三大局部的容量测评；,电芯，模组，PACK三大局部的直流内阻测评；,电芯，模组，PACK三大局部的温度分布测评；,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系统的根底,电芯容量一般为：,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PACK，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%，SOC80%。,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本钱做不同选择。,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；,缺乏：只能在充电时均衡；增加采购本钱；,维护性均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；,缺乏：会增加维护本钱，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；,当某只单体电池到达截止条件后，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。,时间两阶段保障,PACK,一致性,电池包整体CFD热分析。,串行风冷设计。,并行风冷设计。,确保电池总工作在最正确的温度下，不受环境的影响，防止电池在过低或过高的温度下能量损失。,使用中：电池热管理,电池热管理,水冷系统及红外测温,热交换器,-,水,冷却刀片,电池单体,谢谢各位专家！,