新能源汽车高压电池系统组成与结构

2024-01-15

高压电池系统组成与结构

高压电池模组放置在一个密封并且屏蔽的高压电池箱里,高压电池系统使用可靠的高、低压接插件与整车进行连接,高压电池模组的安装位置如下图所示。

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▲ 高压电池模组的安装位置

高压电池系统内的BMS实时采集各电池单体的电压值、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值、电池系统的绝缘电阻值等数据,并根据BMS中设定的阈值判定电池系统工作是否正常,并对故障实时监控。高压电池系统通过BMS使用CAN与VCU或充电器进行通信,对高压电池系统进行充放电等综合管理。

高压电池系统也接收和存储由车载充电器、发电机、制动能量回收装置和外置充电装置提供的高压直流电,并为驱动电机控制器、DC/DC、电动空调、PTC等高压元件提供高压直流电。

高压电池系统主要由高压电池模组、电池管理系统、高压电池箱及辅助元器件四部分组成,如下图所示。

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▲ 高压电池系统组成(北汽E150EV)

电池单体是构成高压电池模组的最小单元,一般由正极、负极、电解质及外壳等构成,可实现电能与化学能之间的直接转换;电池模块是一组并联的电池单体的组合,该组合额定电压与电池单体的额定电压相等,是电池单体在物理结构和电路上连接起来的最小分组,可作为一个单元替换;模组是由多个电池模块或电池单体串联组成的一个组合体,如下图所示。

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▲ 高压电池模组结构组成(江淮新能源车型)

高压电池箱是支撑、固定、包围电池系统的组件,主要包含上盖和下托盘,还有辅助元器件,如过渡件、护板、螺栓等,高压电池箱有承载及保护高压电池组及电气元件的作用。

电池箱体用螺栓连接在车身底板下方,其防护等级为IP67,螺栓拧紧力矩为80~100N·m。整车维护时需观察电池箱体螺栓是否松动,电池箱体是否有破损、严重变形,密封法兰是否完整,确保高压电池可以正常工作;在外观上,电池箱体外表面颜色要求为银灰色或黑色,亚光,如下图所示;电池箱体表面不得有划痕、尖角、毛刺及残余油迹等外观缺陷,焊接处必须打磨圆滑。

电池模组辅助元器件主要包括高压电池系统内部的电气元件,如下图,如熔断器、继电器、分流器、接插件、维修开关、烟雾传感器等,另外还包括密封条、绝缘材料等。

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▲ 高压电池模组内部辅助元器件

高压电池管理系统

电池管理系统英文全称为BatteryManagementSystem,缩写为BMS。BMS模块实体如下图所示。

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▲ BMS模块实体(北汽E150EV)

① BMS作用:电池保护和管理的核心部件,在高压电池系统中,它的作用就相当于人的大脑,它不仅要保证电池安全可靠地使用,而且要充分发挥电池的能力并延长其使用寿命,作为电池和整车控制器(VCU)以及驾驶者沟通的桥梁,通过控制接触器控制高压电池组的充放电,并向VCU上报高压电池系统的基本参数及故障信息。

② BMS功能:通过电压、电流及温度检测等功能实现对高压电池系统的过压、欠压、过流、过高温和过低温保护,继电器控制,SOC估算,充放电管理,均衡控制,故障报警及处理,与其他控制器通信等功能;此外,电池管理系统还具有高压回路绝缘检测功能,以及为高压电池系统加热功能。

③ BMS组成:按性质可分为硬件和软件,按功能分为数据采集单元和控制单元。

④ BMS硬件:主板、从板及高压盒,还包括采集电压、电流、温度等数据的电子器件。

⑤ BMS软件:监测电池的电压、电流、SOC值、绝缘电阻值、温度值,通过与VCU、充电器的通信,控制高压电池系统的充放电。

 

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