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如何计算电池包成本?- 10

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7.2 电池管理单元

电池管理单元(battery management unit, BMU)控制每个电芯的充放电方式,以保证电池的设计寿命。这包括平衡每个电池的电流,以防止性能较差的电芯过度充电或过度放电,可能导致偏转结果。电芯到电芯的平衡是在电芯之间串联完成的。电池组中串联的等效电池数量为:
其中下标cells/mod、mod/pack、cells,||和mods,||分别表示每个模组的电芯数、每个包的模组数、并行的电芯数和并行的模组数。BatPaC将电池的控制和电芯间的平衡拆分到许多电路板中,其中每个电路板使用特定应用集成电路(ASIC)控制几个电芯。每个ASIC控制的cell数表示为Ncells/ASIC(默认= 10)。所需ASICs的数量由以下公式定义:
BMU组件的数量i (Ni/pack)取决于NASIC,具体如下:
其中Nfixed是给定车辆所需组件的固定数量,Ni/ASIC是每个ASIC中每个组件的数量i。偏移量是用来调整NASIC的偏移量。当电路板处于主/从配置中,其中一个或两个板控制其他板时,通常需要这个术语。括号内的项四舍五入到最接近的整数。最后,Mvehicle是给定车辆类型的乘数。Mvehicle对于BMU中的所有组件都等于1。对于某些BDU组件,其值会发生变化(参见下一小节)。表7.1给出了BMU中各组件的各参数值。
表7.1
表7.1还提供了用于计算各部件成本的参考值。该表包括给定参考制造量(N0)的参考成本(C0)和缩放因子(p),该因子用于调整每年使用的组件量的成本。每个部件的单独成本计算公式如下:
在式7.4中,Npack/year是每年生产的电池包数量,在“Dashboard”上设置。对于表7.1中给定的BMU组件,其在电池组中的总成本由公式7.3和公式7.4相乘计算。每包BMU的总成本是所有组件成本的总和。
BatPaC不设置BMU中各部件的质量和体积。相反,质量和体积是根据每个印刷电路板(PCB)的设定值加上每个ASIC的额外数量来计算的。这种方法确保BMU的质量和体积随着系统复杂性的增加而增加。PCB质量和体积的默认值分别为40g和0.16L。每个ASIC的默认添加量分别为20g和0.08L,在BMS的总质量/体积中会额外添加10%的BMU质量/体积,以解释BMU周围的外壳。请注意,该计算还根据系统中主接触器的数量增加了PCB的质量和体积(参见下一小节)。对于更大、更高电压的电池组,这可以用作增加BMU尺寸的代理。对于单组或< 50V的电池包,表7.1中的PCB质量/体积和接触器控制成本不包含在BMU中。排除这些值是为了反映较小包的BMU复杂性的降低。

7.3 电池断开单元和电力电子

电池断开单元(BDU)和电力电子设备是任何电动汽车的基本部件。这些装置负责在放电和充电模式之间转换,并在维修或紧急情况下切断电池的电源。不同车型的具体部件会有所不同。
组件的数量和成本的计算方法与BMU组件类似(即公式7.3和7.4)。主要区别在于BDU或电力电子元件都不依赖于ASIC的数量或包含偏移量-即,在Eq. 7.3中,Ni/ASIC和偏置等于零。表7.2列出了BDU和电力电子元件,并提供了Nfixed和Mvehicle的值。除辅助接触器和充电器保险丝外,Mvehicle的所有部件都等于1。它们的值对于插电式混合动力汽车和全电动汽车(phev和ev)来说是1,它们通过外部电源充电,对于轻度和高功率混合动力汽车(轻度混合动力汽车和HEV-HP)来说是零。
三个BDU和电力电子组件也根据包的大小进行调整。对于小型电池组,即只有一个模块或< 50V的电池组,不包括主接触器(Contactor - main)、预充电接触器和电流传感器。这些组件要么不需要,要么被计算中可以忽略的更便宜/更小的组件所取代。对于50和100 V之间的包,包括一个主接触器。两个主接触器包含在> 100V的包中。
表7.2
主接触器的成本是电流和电压的函数。如果电压低于50V,主接触器将被一个便宜得多的开关取代,其成本可以忽略不计(见上一段)。在> 50V时,根据表7.3中的值,假设成本与峰值包电流成线性比例。
表7.3
BDU和电力电子元件的质量和体积由表7.2中每个元件的数量乘以它们的单位值(即L/单位或g/单位)来计算。

7.4 接口电子

接口电子器件包括BMU、BDU、模组管理系统之间的低压、高压接线。其成本将取决于电池组电流,并通过在表7.4中两个默认情况之间线性外推计算。这些场景是基于车辆电池拆卸报告的通用包的估计。对于小电池(一个模组或< 50 V),整个成本可以忽略不计。BatPaC不为接口电子设备提供质量,因为它的质量很小,并且被认为是由其他BMS组件考虑的。例如,它的质量被集中到BMU(章节7.2)和模组管理系统(章节5.3.2)的默认质量输入中。由于假定接口电子器件位于包的空隙空间内,因此BMS没有增加体积。
表7.4

7.5 模组电子

图7.2提供了单个模组的模组管理单元的示意图。模组管理单元包括过充电保护(即,感测线路熔断器),温度传感器和感测印刷电路板(PCB),以防止电池的滥用操作。感测线熔断器的数量计算公式如下:
它四舍五入到最接近的整数,对应于一个模组中串联的每个电芯的一个保险丝加上每个模组的一个额外保险丝。每个模组包括两个温度传感器,另外还有两个额外的温度传感器。每个模组包含一个感应PCB。模组电子元件的成本使用公式7.4和表7.5的输入来确定。这些部件的质量和体积不是直接计算出来的。它们包含在第5.3.2节中描述的模组管理系统的质量/体积中。模组管理系统的值包括所有这些组件,以及用于将电芯与前后板连接的设备,以及从模组内部到外部的连接器。
表7.5

7.6 BMS的质量,体积和成本

BMS的总质量和总体积是BDU、电力电子和BMU(包括BMU的机框)相加,再乘以1.3得到的。假设接口电子元件的质量包含在其他BMS组件中。没有体积增加的接口电子,因为他们被认为是驻留在包的空隙空间。模组电子器件的质量/体积也不包括在这些总数中,因为它们已经包含在模组设计中(见前一节和第5.3.2节)。BMS在BatPaC中是本地化的,其质量和体积是在包级别添加的。没有对组件的位置进行区分,因为在工业中已经观察到各种选择-例如,在模组和电池包的内部和外部观察到不同数量的BMU组件和模组电子设备。BMS的成本是所有单个组件成本的总和。
BMS的质量、体积和成本包含在BatPaC中列出的所有包装特定指标中(例如,Wh/kg、Wh/L、L、kg、$、$/kWh等)。特定于模组的度量只包括模块管理系统的质量、体积和成本。它们不包括模组电子器件的额外成本。此外,电芯特异性指标不包括任何BMS质量、体积或成本。最后,BatPaC还提供电池系统指标,包括所有包(BatPaC允许多个包)和热设备。此处描述的BMS质量、体积和成本包括电池系统内的每个电池组。
(未完待续~)

来源:小明来电
ACT电源电路通用汽车电力电子控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2026-06-23
最近编辑:3月前
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