新能源汽車構(gòu)造 課件 2-1 拆裝動力電池模組

《新能源汽車構(gòu)造》任務一拆裝動力電池模組能力模塊二掌握動力電池及管理系統(tǒng)構(gòu)造與拆裝方法和汽車新時代的領(lǐng)導者一起成長目錄CONTENTS3單體電池并聯(lián)的電池組結(jié)構(gòu)1動力電池模組的結(jié)構(gòu)2單體電池串聯(lián)的電池組結(jié)構(gòu)情境導入純電動汽車的動力電池并不是一整塊獨立的電池，多個單體電池經(jīng)過串并聯(lián)組成電池模組，進而組成電池包。電池模組有著怎樣的結(jié)構(gòu)？它是如何按照規(guī)定的放電倍率進行放電的？本節(jié)課我們將學習動力電池模組的相關(guān)知識。01動力電池模組的結(jié)構(gòu)單體錘電池的電壓不能支持整車的高壓組件工作，因此有必要將多個單體串聯(lián)，組成一個高電壓的電池PACK(一般指的是組合電池，主要是鋰電池組的加工組裝，將電芯，電池保護板，電池連接片，標簽等通過電池PACK工藝加工而成的電池產(chǎn)品)。而車輛有一定的續(xù)航要求，因此電池PACK也要達到一定的容量才能滿足需求，因此需要對電池單體進行并聯(lián)擴容。一般連接各單體的方式有：串聯(lián)、先串聯(lián)后并聯(lián)、或先并聯(lián)后串聯(lián)。動力電池模組的結(jié)構(gòu)將化學能與電能進行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置，通常包括電極、隔膜、電解質(zhì)、外殼和端子，并被設計成可充電，也稱作電芯。將一個以上單體電池按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式組合，并作為電源使用的組合體。也稱作電池組。動力電池模組的結(jié)構(gòu)一個完整的動力模組結(jié)構(gòu)如下:單體電池電池模塊用于盛裝電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS以及相應的輔助元器件，并包含機械連接、電氣連接、防護等功能的總成，簡稱電池箱。通常包括電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、電池箱及相應附件(冷卻組件、連接線纜等)具有從外部獲得電能并可對外輸出電能的單元。動力電池模組的結(jié)構(gòu)一個完整的動力模組結(jié)構(gòu)如下:動力電池箱電池包監(jiān)視電池的狀態(tài)(溫度、電壓、荷電狀態(tài)等)，可以為電池提供通信、安全、電芯均衡及管理控制，并提供與應用設備通信接口的系統(tǒng)。一個或一個以上動力電池，以及相應附件(管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路、熱管理設備及機械總成等)構(gòu)成的能量存儲裝置。動力電池模組的結(jié)構(gòu)一個完整的動力模組結(jié)構(gòu)如下:電池管理系統(tǒng)(BMS)電池系統(tǒng)02單體電池串聯(lián)的電池組結(jié)構(gòu)單體電池串聯(lián)的電池組結(jié)構(gòu)（一）單體電池串聯(lián)的電池組新能源汽車的驅(qū)動電機、壓縮機、PTC水加熱器、DC/DC電源轉(zhuǎn)換器等高壓組件的工作電壓高達340V以上，而單體的電壓只有3.2V(如磷酸鐵電池3.2V、三元鋰電池3.65V或3.70V、鈦酸鋰電池2.6V、氫燃料電堆0.5-1V)。因此在實際使用過程中，需要將單體電池串聯(lián)以提高電池組的工作電壓。鋰電池串聯(lián)，電池組的電壓升高、電池的容量不變，但同時電池組的內(nèi)阻會增加。電池組的電流就是流過每個單體的電流，當電池組中的某一節(jié)電池出現(xiàn)故障時，電池組不會輸出電壓。由于鋰電池存在一致性的問題，同一體系（如三元或鐵鋰）的單體電池若要串聯(lián)成組，必須先篩選電壓、內(nèi)阻、容量一致的單體電池進行配組。單體電池串聯(lián)的電池組結(jié)構(gòu)（一）單體電池串聯(lián)的電池組單體電池串聯(lián)的電池組結(jié)構(gòu)（二）鋰電池串聯(lián)充電鋰電池組的充電一般都采用串聯(lián)充電，主要因為串聯(lián)充電方法結(jié)構(gòu)簡單、成本低、較容易實現(xiàn)。但由于單體鋰電池之間存在容量、內(nèi)阻、衰減特性、自放電等性能方面的差異，在對鋰電池組串聯(lián)充電時，電池組中容量最小的那節(jié)單體鋰電池將最先充滿電，而此時，其他電池還沒有充滿電，如果繼續(xù)串聯(lián)充電，則已充滿電的單體鋰電池就可能會被過充電。鋰電池過充電會嚴重損害電池的性能，甚至可能會導致爆炸造成人員傷害，因此，為了防止出現(xiàn)單體鋰電池過充電，鋰電池組在使用時，必須搭配電池管理系統(tǒng)(BMS)，通過電池管理系統(tǒng)(BMS)對每一節(jié)單體鋰電池進行過充電等保護。單體電池串聯(lián)的電池組結(jié)構(gòu)如果有一節(jié)單體鋰電池的電壓達到過充保護電壓，電池管理系統(tǒng)(BMS)會控制電池采集器做被動均衡，將電壓高的單體通過串聯(lián)電阻進行放電均衡，防止性能稍差的單體過充電。當電池組將所有的單體電壓達到充電截止時，切斷充電電路，停止充電。串聯(lián)充電時充電截止時（二）鋰電池串聯(lián)充電03單體電池并聯(lián)的電池組結(jié)構(gòu)（一）單體電池并聯(lián)的電池組新能源汽車要滿足一定的續(xù)航里程要求時，主機廠會關(guān)注價格、安全性、車身自重、風阻系數(shù)等因素，還會考慮到上游的電池供應商可以提供的穩(wěn)定、安全的單體電芯的容量有可能并不滿足當前車型的續(xù)航要求的問題。出于對這些因素的考量，主機廠將單體電池先并聯(lián)增加電池的容量，并聯(lián)后的“電池磚”的電壓不變但電池的容量增加，然后再串聯(lián)提高電池工作電壓來滿足車輛的續(xù)航要求。因此先并聯(lián)后串聯(lián)的動力電池會獲得更大的電池容量以及更高的放電倍率。單體電池并聯(lián)的電池組結(jié)構(gòu)（一）單體電池并聯(lián)的電池組單體電池并聯(lián)的電池組結(jié)構(gòu)N節(jié)單體電池的并聯(lián)N節(jié)單體電池先并聯(lián)再串聯(lián)內(nèi)阻小的單體電池會向內(nèi)阻大的電池放電，通常新單體電池或容量高的單體電池的內(nèi)阻相對小一些。放電時，內(nèi)阻小的單體會先放電，待單體電壓比較一致時才一起放電。鋰電池并聯(lián)后出現(xiàn)以下狀況:單體電池并聯(lián)的電池組結(jié)構(gòu)不要將不同品牌鋰電池，不同容量或新舊鋰電池混在一起使用，選擇性能一致的電池。鋰電池串并聯(lián)使用需要進行鋰電池芯配對，配對的標準：鋰電池芯電壓差≤30mV，鋰電池芯內(nèi)阻差≤5mΩ，鋰電池芯容量差≤20mA。

鋰電池并聯(lián)和串聯(lián)的區(qū)別主要就是在電壓和容量上有差別，無論是串聯(lián)還是并聯(lián)，鋰電池組的輸出功率