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PACK产品开发与设计(8):新能源汽车动力电池开发需求和系统架构

本合集旨在深入剖析PACK设计相关技术,从基础理论到典型案例,提供干货满满、实用的独家电池包设计秘籍。???? 无论你是行业新手,还是资深从业者,这个合集都继续您提供满满的干货,感谢关注~

本文约1900字,9张图片

阅读预计3-4分钟~     

1、电动汽车的整体结构

新能源纯电动汽车与传统油车既有交叉也有不同,其核心为三电系统。从上图可以看出,电动汽车沿用了传统汽车的底盘和车身技术,油车的发动机则被“电池”、“电机”、“电控”代替。

电动汽车的核心——动力电池系统的开发一般需遵循汽车级产品开发的基本步骤和过程:

(1)动力电池系统设计的基本目标:

从整车性能需求,考虑动力电池系统的工作电压、可用能量、充放电功率等要求;

需满足整车安全需求,包括电气/机械/化学/功能安全

考虑质量和成本要求

考虑可制造性、测试、包装

(2)PACK开发相关背景信息分析

1、电动车辆类型

EV、PHEV、REEV等不同类型的汽车对动力电池的需求不同。例如纯电动汽车需要的电池容量更大,充电速率也更高。

2、目标销售区域

目的:识别目标区域的法律法规、运输法规及气候环境等特殊性要求。

例如动力电池需满足我国现行标准GB 38031-2020,空运或海运需满足UN38.3。

3、目标用户群体

不同的目标用户群体,对于动力电池的需求是不一样的,例如私家车主往往比较在乎续航和充电的便捷性,而网约车司机则更在乎充电速率和电池质保年限

4、开发主要时间节点计划

内容:整车冬季、夏季测试,整车公告等。

目的:评估产品样件开发进度与整车开发计划的匹配性。

5、产品批量生产时间和需求量预测

内容:预测每年或每月需求数量(或整车销量规划)。

目的:评估产线开发进度及产能匹配能力。

6、第三方认证要求

不同国家或地方标准认证要求不同,获得相应的认证即可获得市场准入权,也有利于提高产品的市场竞争力。

2、动力电池系统的总体架构

(1)动力电池系统内外部接口关系

1. PACK与车辆的外部接口

与车辆底盘的机械安装空间及固定;

与整车高压配电箱的电气连接接口;

与车辆控制器单元、低压供电电源(12VDC或24VDC)的电气连接接口

与车辆地的接地连接接口;

与外部环境保持压力平衡及紧急排放的排气接口。

2. 内部子系统之间的接口

机械连接:电池模组、电池管理系统组件、高压盒、热管理系统组件、高低压线束和接插件、平衡阀等部件在电池箱体中的机械安装、固定;

电气连接:电池模组、BMS、热管理系统组件、高低压线束和接插件之间的电气连接;电池模组与BMS从机之间的电气连接(电压、温度采集)、BMS中主控模块与从控模块、高压盒之间电气连接等。

(2)动力电池系统的总体架构

按照结构组成划分,整个动力电池系统的各个主要子部件构成如下:

1)电池模组:单体电池、模组结构件(端板、侧板、底板、盖板、绝缘、导热部件等)、绝缘、电池参数检测传感器(如温度/电压采样传感器及线束等)、电气连接部件(如电芯串并联汇流排、模组输出极等)等组件构成。

2)电池箱体结构组件:电池箱体(上盖、下壳体)、固定/支撑结构部件(支架、压板/压条等)、密封组件(如密封条)、平衡阀(具有防爆功能)、标准件(如螺栓、螺母、垫片等)等组件构成。

3)电子电气组件:电池管理系统、继电器、保险丝、电流传感器、预充电阻、高/低压线束、连接器等组件。

4)热管理系统组件:冷板、软管、管接头、弹性支撑、电阻丝/加热膜等。

5)功能组件:平衡防爆阀、卡扣、扎带、密封圈/垫、密封胶、导热胶等

(3)单/多个动力电池的系统架构

通常,乘用车只有一个动力电池包。其架构图如下,虚线框界定了电池系统开发的边界和范围。

明确划定了产品开发的边界及其与整车、外部环境之间的关系;也明确划定了产品内部子系统开发边界及子系统之间的连接关系。

商用车(例如电动大巴)由于布置空间较大,通常由多个电池包和独立的高压箱构成,其系统架构略复杂。BMS主控模块和高压电气部件一般布置在高压箱中,而从控模块则一般布置在电池箱中。

多个电池包构成的动力电池系统产品架构图

参考资料:《电动汽车动力电池系统设计和制造》

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       原文标题 : PACK产品开发与设计(8):新能源汽车动力电池开发需求和系统架构

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