动力电池设计规范 - 1

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1.1 动力电池系统总体方案设计

1.1.1 动力电池系统总体方案设计流程

首先根据客户对电池系统的标称电压、容量要求及电池系统的充放电功率及寿命的要求，选择适合的电芯并确定串并联数量。再根据客户所给的空间进行整体电池布置，考虑好电池布置空间、高压器件的位置、BMS 的安装以及走线，热管理的加热或冷却板布置，电池布置考虑电池连接均匀分布，尽量保证连接内阻一致，加热散热均匀，模块应容易安装固定。

1.1.2 动力电池系统的总体需求匹配分析

整车对电池系统的能量需求kwh 除以系统标称电压，得到电池系统总容量；
系统标称电压除以单体电池的标称电压，得到电池串联数；
电池系统总容量除以单体电池的标称容量，得到电池并联数量；
串联数量乘以并联数量，就是电池总数量；
系统的功率要求除以电池总数量，得到单体电池的功率要求，选择单体电池时要考虑电池系统连接内阻。
总续航里程要求除以每次满充满放车的设计续航量程（一般按90%设计续航量程计算），得到电池系统的寿命循环要求。
其他IP 并满足国家法规要求。机械性能和热性能要通过仿真分析和测试验证满足。

1.1.3 动力电池系统总体布置方案设计

根据车辆可布置空间，确定电池包的整体结构及布置位置，根据所需设计的电池容量与车身可布置空间，确定电池的排列，进而确定电池包总体结构；电池包总体布置遵循质心尽可能在中心位置，结构紧凑布局均匀分布;
根据电池的工作散热情况，确定电池组的最优排列与电池包内散热装置、加热装置、保温装置的布置；根据电池包的外部热源分布，内部要进行隔热处理，尽可能减少外界环境对电池温度一致性的影响；
确定电池包内单体电池的连接方式，并根据汽车的实际工作情况，确定电池与汽车外电路的连接方式。电池包内部高低压线路尽可能分开布线，无法分开布线的要做好绝缘处理并避免平行走线；
内部连接排接触点阻值尽可能小并保持一致，降低连接排自损耗并保证电位一致性；电池包内部高低压部件和箱体直接保证可靠连接，保证等电位；
模组间要留有一定的安全距离，保证动力电池在生命末期的鼓胀不会造成模组间相互挤压；
通过有限元分析电池包的安全性、热特性、可靠性等是否满足整车需求；

1.2 单体电池选型设计

1.2.1 单体电池的容量及电压选型设计

1.2.1.1 不同材料体系电池的容量及电压等特性见表1，可根据整车匹配需要参照选型。

1.2.1.2 单体电池主要有如下几种类型，其主要特征见表2，可根据设计需要，选择相应的类型。

圆柱形电池：具有圆柱形外壳和连接元件（电极）的蓄电池；
方形电池：具有长方体电池外壳和连接元件（电极）的蓄电池；
软包电池：具有复合薄膜制成的电池外壳和元件（电极）的蓄电池。

1.2.2 单体电池的性能选型设计

1.2.2.1 能量密度

单体电池能量密度磷酸铁锂类不低于160 Wh/kg，镍钴锰锂类不低于210 Wh/kg。

1.2.2.2 室温放电容量

单体电池按GB/T 31486-2015 中6.2.5 进行试验时，其放电容量应不低于额定容量，并且不应超过额定容量的110%；同时，所有测试对象初始容量极差，应不大于初始容量平均值的5%。（注：极差是所有样本的最大值和最小值之差）。

1.2.2.3 倍率特性

倍率特性要求应符合表3 的规定。

1.2.2.4 低温特性

在以下试验条件下，锂离子蓄电池放电能量应不低于初始容量的65%：

锂离子单体蓄电池按GB/T 31486-2015 中6.2.4 方法充电；
单体蓄电池在-20 ℃±2 ℃下搁置24 h；
单体蓄电池在-20 ℃±2 ℃下，以1I1（A）电流放电至单体蓄电池电压达到企业提供的放电终止电压（该电压值不低于室温放电终止电压的80%）；
计算放电能量（以Wh 计）。

1.2.2.5 自放电

单体蓄电池按GB/T 31486-2015 中6.2.4 进行充电；
静置2 h，使用外用表测量单体蓄电池的电压V1；
单体蓄电池在室温下存储28 d；
使用外用表测量单体蓄电池的电压V2；
ΔV= (V1-V2)/V1≤3%/28d。

1.2.3 单体电池的使用寿命选型设计

单体电池的使用寿命，应满足表4 的要求。

1.2.4 单体电池试验项目

1.2.4.1 电性能试验

单体电池应按表5 的规定，进行电性能试验。

1.2.4.2 安全性能试验

单体电池应按表6 的规定，进行安全性能试验。

（未完待续）

来源：小明来电

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