《鋰電單體和系統(tǒng)集成知識(shí)課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鋰電單體和系統(tǒng)集成知識(shí)課件（27頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,鋰電系統(tǒng)研究所 陳保貴,鋰電單體及系統(tǒng)集成知識(shí),鋰電系統(tǒng)研究所 陳保貴鋰電單體及系統(tǒng)集成知識(shí),目錄,一、鋰電池單體性能,二、大容量電池與小容量電池并聯(lián)特征,三、小電池并聯(lián)與大電池的安全性比較,四、不同結(jié)構(gòu)的電池特性,五、電池組合形式,六、純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì),目錄一、鋰電池單體性能,動(dòng)力型圓柱電池規(guī)格表,1,鋰電池單體性能,動(dòng)力型圓柱電池規(guī)格表1 鋰電池單體性能,容量型圓柱鋰電池規(guī)格表,1,鋰電池單體性能,容量型圓柱鋰電池規(guī)格表1 鋰電池單體性能,大容量電池的特點(diǎn),2,大容量電池和小容量電池并聯(lián)特征,優(yōu)點(diǎn),組合方便,指標(biāo)占優(yōu)勢(shì)（體積比能量、質(zhì)量比能量等）,組合方便，僅需考慮串聯(lián)組合

2、,缺點(diǎn),工藝復(fù)雜，合格率低,內(nèi)部電流密度、溫度的分布均勻性,部分結(jié)構(gòu)電池（如軟包裝等，引流能力受限）,大容量電池的特點(diǎn)2 大容量電池和小容量電池并聯(lián)特征優(yōu)點(diǎn),小容量電池的特點(diǎn),2,大容量電池和小容量電池并聯(lián)特征,優(yōu)點(diǎn),電池表面積,/,體積大，,散熱性能好,圓柱：比表面積,/,體積,=2*(1/h+1/r),其中，,h,指高度，,r,指半徑；,方形電池時(shí)，比表面積/體積,=2*,（,1/a+1/b+1/c,），,a,、,b,、,c,分別指電池的長(zhǎng)、寬、高）,安全系數(shù)高,缺點(diǎn),大容量電池需并聯(lián)應(yīng)用,串并聯(lián),組合設(shè)計(jì)復(fù)雜,，組合成本高,串并聯(lián)組合體積大，影響部分應(yīng)用,小容量電池的特點(diǎn)2 大容量電池和

3、小容量電池并聯(lián)特征優(yōu)點(diǎn),電動(dòng)汽車對(duì)電池安全性的要求,安全性是電動(dòng)汽車第一指標(biāo)。,電動(dòng)汽車電池的使用特點(diǎn)：高速移動(dòng)、劇烈震動(dòng)、高溫工作、快速充放電，潛在著撞擊、刺傷、短路、跌落、浸水、火燒、甚至槍擊的可能性。,因此，電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的安全性要求極高，對(duì),百萬(wàn)分之一的非安全概率,都會(huì)造成極其嚴(yán)重的后果，它意味著大陸年產(chǎn),100,萬(wàn)輛新能源汽車每年都要發(fā)生多起安全事故。,對(duì)鋰動(dòng)力電池科研、生產(chǎn)、使用過(guò)程：召回制度、安全隱患對(duì)鋰電池企業(yè)是致命性的打擊。,安全、安全、再,安全是鋰動(dòng)力電池永久的話題,。,3,小電池并聯(lián)與大電池的安全性比較,電動(dòng)汽車對(duì)電池安全性的要求安全性是電動(dòng)汽車第一指標(biāo)。3 小,世界

4、上沒(méi)有絕對(duì)安全的電池,電池是能量的載體，本質(zhì)上就存在不安全因素。,不同的電化學(xué)體系，不同的容量，使用工藝參數(shù)，使用環(huán)境，使用程度，都對(duì)安全性有較大的影響。,所有的安全性均與溫度有關(guān)：控制溫度的重要性。,所有電池包括一次電池、各類二次電池，均存在安全性問(wèn)題,3,小電池并聯(lián)與大電池的安全性比較,世界上沒(méi)有絕對(duì)安全的電池電池是能量的載體，本質(zhì)上就存在不安,安全性本質(zhì)：電池中的能量,以,20Ah,鋰離子電池為例,:,20Ah,（,3.6V,）,72Wh,259.2KJ,1,克,TNT,4.20KJ,20Ah,鋰離子電池的能量,61.7,克,TNT,能量,3,小電池并聯(lián)與大電池的安全性比較,20Ah,鋰

5、離子電池僅,存儲(chǔ)的電能,相當(dāng)于,61.7,克,TNT,炸藥的能量。,以上計(jì)算還未計(jì),電解液,燃燒所含能量，及,正極活性物質(zhì),分解的能量。,安全性本質(zhì)：電池中的能量以20Ah鋰離子電池為例:3 小電池,電解液的能量,鋰離子電池的電解液用量,6mL/AH,汽油的密度,0.71,克,/mL,1,克汽油,42KJ,1,克,TNT,4.183KJ,1 Ah,電池的電解液能量,178.9KJ,1 Ah,電池的電解液能量,42.6,克,TNT,20 Ah,電池的電解液能量,832,克,TNT,3,小電池并聯(lián)與大電池的安全性比較,注意：該能量不具備直接爆炸條件,電解液的能量鋰離子電池的電解液用量 6mL/AH

6、3 小電,安全性結(jié)論,1,、電池容量越高，貯存能量越多，安全性越差,2,、保護(hù)措施,外置保護(hù)電路,內(nèi)裝置,PTC,（但會(huì)增加電池內(nèi)阻）,電解液添加阻燃劑（會(huì)影響電池性能）,3,、熱管理的重要性,4,、外部保護(hù)不能解決電池內(nèi)部問(wèn)題,電池設(shè)計(jì),質(zhì)量控制,PACK,設(shè)計(jì),3,小電池并聯(lián)與大電池的安全性比較,安全性結(jié)論1、電池容量越高，貯存能量越多，安全性越差3 小電,安全性比較,小容量電池,容易實(shí)現(xiàn)過(guò)充過(guò)放保護(hù)措施,(,單體電池保護(hù)設(shè)計(jì)）,電池容量低，出現(xiàn)問(wèn)題能量釋放少，對(duì)周圍電池影響小,大容量電池,保護(hù)措施少,內(nèi)部問(wèn)題釋放能量大，連鎖反應(yīng)引起周圍電池故障，安全失控,3,小電池并聯(lián)與大電池的安全性比

7、較,安全性比較小容量電池3 小電池并聯(lián)與大電池的安全性比較,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較,4,不同結(jié)構(gòu)的電池特性,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較4 不同結(jié)構(gòu)的電池特性,電池結(jié)構(gòu),4,不同結(jié)構(gòu)的電池特性,軟包裝,圓柱,方形,電池結(jié)構(gòu)4 不同結(jié)構(gòu)的電池特性 軟包裝 圓柱 方形,電池結(jié)構(gòu),4,不同結(jié)構(gòu)的電池特性,電池結(jié)構(gòu)4 不同結(jié)構(gòu)的電池特性,代表性廠家,4,不同結(jié)構(gòu)的電池特性,圓柱形產(chǎn)品：,A123,、,Valance,、力神、,CENS,、微宏、新太行等,方形電池：星恒、雷天、洛陽(yáng)天空、力神、,ATL,、國(guó)軒等,軟包裝：中信國(guó)安、萬(wàn)向、雙登、豐江、環(huán)宇等,相對(duì)來(lái)講，純電動(dòng)汽車用軟包裝（方形外殼）和方形電池居多，混合電動(dòng)車用圓柱和

8、方形（金屬殼體）居多。,代表性廠家4 不同結(jié)構(gòu)的電池特性圓柱形產(chǎn)品：A123、Va,圓柱電池組合形式,5,電池組合形式,拼裝卡板,模塊內(nèi)部組合示意圖,圓柱電池組合形式5 電池組合形式拼裝卡板模塊內(nèi)部組合示意圖,方形電池組合形式,5,電池組合形式,方形電池組合形式5 電池組合形式,軟包裝電池組合形式,5,電池組合形式,軟包裝電池組合形式5 電池組合形式,串并聯(lián)組合設(shè)計(jì)注意點(diǎn),5,電池組合形式,如何降低電池組合的內(nèi)阻,串聯(lián)容量的一致性,并聯(lián)內(nèi)阻的均勻性,單體電池電流的均勻性,串并聯(lián)組合設(shè)計(jì)注意點(diǎn)5 電池組合形式如何降低電池組合的內(nèi)阻,動(dòng)力電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的,6,純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì),根據(jù)

9、整車的設(shè)計(jì)要求，為其提供具有最佳使用性能的動(dòng)力電源系統(tǒng)。,安全性要求,電性能要求,電池選型與系統(tǒng)配置,動(dòng)力電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的6 純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 根,要解決的問(wèn)題,6,純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì),在允許的尺寸、重量范圍內(nèi)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)，使其滿足整車系統(tǒng)的用電要求,尋找簡(jiǎn)單可行的工藝,降低成本,在條件許可的情況下，提高產(chǎn)品的技術(shù)性能,克服和解決環(huán)境污染問(wèn)題,要解決的問(wèn)題6 純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)在允許的尺,設(shè)計(jì)流程,6,純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)流程6 純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì),確定的參數(shù)與解決的問(wèn)題,6,純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì),（

10、,1,）電氣特性：,標(biāo)稱電壓及運(yùn)行電壓范圍,標(biāo)稱容量及可用容量范圍,電源系統(tǒng)常規(guī)放電電流,電源系統(tǒng)充電要求,（,2,）功率特性,電源系統(tǒng)最大輸出功率及持續(xù)時(shí)間,電源系統(tǒng)最大反饋功率及持續(xù)時(shí)間,（,3,）環(huán)境特性,電源系統(tǒng)使用溫度范圍,充電溫度范圍,貯存溫度范圍,確定的參數(shù)與解決的問(wèn)題6 純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)（,確定的參數(shù)與解決的問(wèn)題,6,純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì),（,4,）物理特性,電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與尺寸,電源系統(tǒng)質(zhì)量,其他機(jī)械性能、防護(hù)性能等要求,（,5,）,BMS,要求,BMS,具備的管理與保護(hù)功能（最大程度避免電池過(guò)充過(guò)放）,電池的,SOC,、,SOH,判斷,通訊方

11、式及收發(fā)器件設(shè)計(jì)要求,電氣控制要求,及通訊協(xié)議,（,6,）整車接口要求,物理接口：包括電池安裝、固定方式、冷卻介質(zhì)的空間走向、相關(guān)管路,電氣接口：包括整車線束定義及技術(shù)規(guī)范、連接件的型號(hào)及管腳定義,通訊接口：包括與整車的通訊、,BMS,內(nèi)部通訊、與充電機(jī)通訊,確定的參數(shù)與解決的問(wèn)題6 純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)（,需要了解的整車信息,6,純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì),對(duì)整車的了解越詳細(xì)，設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)越完善。不僅僅是電機(jī)、整車控制策略等會(huì)影響到電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，整車的質(zhì)量、尺寸、空間、運(yùn)行工況等均需進(jìn)行詳細(xì)了解。,填寫產(chǎn)品信息輸入表。,1,）整車參數(shù),2,）整車電機(jī)參數(shù),3,）整車要求的續(xù)駛里程,4,）反饋功率,5,）電源系統(tǒng)安裝空間尺寸，安裝固定要求,6,）電源系統(tǒng)質(zhì)量要求,7,）充電方式及接口,8,）車輛行駛工況,9,）使用環(huán)境溫度范圍,10,）充電環(huán)境溫度范圍,11,）輔助系統(tǒng)功率要求,12,）輔助電源特征參數(shù),需要了解的整車信息6 純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電源系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 對(duì)整,謝 謝！,謝 謝！,