电动汽车动力电池系统总体方案设计

1、电动汽车动力电池系统 总体方案设计1.1 额定电压及电压应用范围对于高速电动车辆动力电池系统的额定电压等级，参照 GB/T31466-2015 电动车辆高压系统电压等级可选择 144V 、288V、320V 、346V 、400V 、576V 等。对于微型低 速电动车动力电池系统的电压等级， 100V 以下主要以 48V 、 60V 、 72V 和 96V 为主。动力电池系统的额定电压及电压范围必须与整车所选用的 电机和电机控制器工作电压相匹配，因此为保证整车动力系 统的可靠运行，需要根据电动整车电机的电压等级及工作电 压范围要求，选择合适的单体电池规格（化学体系、额定电 压、容量规格等）并确

2、定单体电池的串联数量、系统额定电 压及工作电压范围。通常允许使用的电压范围上限为系统额 定电压的 115%120% ，下限为系统额定电压的 75%80% 。1.2动力电池系统容量整车概念设计阶段，从整车车重和设定的典型工况出发，续 驶里程、整车性能（最高车速、爬坡度、加速时间等）要求， 可以计算出汽车行驶所需搭载的总能量需求。动力电池系统 容量主要基于总能量和额定电压来进行计算。系统可用吝里M总能重彳可爲甜系魏锻走电辽虑在皿r1.3功率和工作电流整车在急加速情况下，动力电池系统需要提供短时脉冲放电 功率，对应的工作电流为峰值放电电流；在紧急刹车情况下，需要提供短时能量回收功率，对应的回馈电流为

3、峰值充电电 流。嵯值議电工作电旅二腱值充电工作电流=隨值回充功峯磊额端电任整车在平路持续加速或长坡道时，动力电池系统需要提供稳 定的持续放电功率，此时要求能够长时间稳定输出一定额度 的电流，即持续放电工作电流。持镰放电工作电流=持续放电功率系统端电JE*«HUfawfer1.4可用SOC范围在动力电池系统产品设计上， 由于SOC可用范围会直接影响 总能量的设计，直接体现到单体电池的选型及数量要求，因 此，也会对电池箱体的包络尺寸设计、内部布置及安装空间 间隙以及对总体成本等方面产生最直接的影响。动力电池系 统SOC应用范围的选择首先考虑整车对充放电功率和可用 能量等方面的需求，同时结

4、合单体电池在不同温度条件下的 充放电能力（功率和能量）、存储性能（自放电率）、寿命、 安全特性，以及电池管理系统的 SOC估算精度等影响因素来 确定。动力电池系统在其应用 SOC 范围内必须满足整车负载的峰 值放电功率要求，保证电池系统具有的峰值放电能力大于负 载的最大功率需求； 同时，为了尽可能多的接受回收的能量， 应满足所设定的峰值充电功率 /回充功率要求。 由于动力电池 系统的充放电功率能力主要受选用的单体电池功率能力限 制，其中：在低温、低SOC条件下，单体电池的放电功率会 受到限制；在低温、高 SOC 条件下，单体电池的充电 /回充 功率会受到限制。因此，需要结合整车动力系统峰值（放

5、电 /回充）功率需求，定义 SOC 可用范围。动力电池系统 SOC 使用范围的选择还要根据整车设计的纯 电续驶里程目标，通过分析整车能耗情况确定对应的可用能 量需求，计算动力电池系统可用能量与整车能量需求差距， 并调整 SOC 使用范围需求。通常为了更好地保护动力电池系统，并延长其使用寿命，充 电时不能将其充满电（接近 100%SOC），放电时也不能完 全放电（低于5%SOC），否则可能会损坏单体电池、缩短 其使用寿命。但是，如果单方面为了延长动力电池使用寿命而加大电池系统的能量 ,来减小 SOC 使用区间，对于系统成 本和空间布置都会产生不利影响。由于动力电池均存在一定程度的自放电，因此，考

6、虑到电池 包的存储周期可能达到 3个月以上（ 6 个星期的工厂 /物流/ 配送和 6 个星期的存储区存储）的情况，为避免因为自放电 而导致发生电芯过放电的情况发生，通常动力电池系统的 SOC 的下限应不低于 5%。综上所述，动力电池系统 SOC 使用区间的选择应该综合权衡 以上各个影响因素，因此，需进行综合平衡选择，确定 SOC 使用区间的最佳方案。通常， BEV 产品 SOC 可用窗口 10%95% ；PHEV 产品 SOC 窗口 20%95%；HEV 产品 SOC 窗口 30%70% 。荷电状杰soc 笊刚裸盘DODOKSOC -1QO%DOD过充电城险.影H弓命 较低的充电功車能力建议；

7、9O9t>-95%£OC可用socsa过放电凤哙彩幣 较低的故电功率能力 套议：10t-2(ftS0COSOC0%DOD 100%SOC显示SOC一 (J%SOC1.5温度应用范围动力电池系统的温度应用范围主要考虑：低温条件下对单体 电池的充电、放电功率和能量的影响；高温条件下对单体电 池的寿命和安全特性的影响。基于整车对应的持续放电和脉 冲放电功率能力要求，以及单体电池在低温条件下的充电窗 口，确定温度下限应用范围。为避免由于温度过高引起单体 电池寿命的快速衰减和出现热失控，根据单体电池的温度特 性及以往电池包产品使用经验，确定温度上限应用范围。在整个生命周期内，动力电池系统

8、产品必须满足使用区域的 环境和气候条件，因此环境条件要求主要与整车目标市场区 域相关，一方面需要结合整车用户分布的地域特点，另一方面主要考虑动力电池系统产品在整车上布置位置的温度特性，以及在生命周期中的应用环境温度特性。按照10年的设计寿命（87600小时），在国内几个典型城市的环境温度 分布数据：表2-1国内典型城市的环境温度分布Units: HOURS累计时阎：10年区域：中国气温厂C长春北京杭州合吧上海深圳43 - 48Ci10Q1037 - 42LI2663694343004831 - 361141耐18597946177921454825 - 30115971942720498192

9、4S1942234E5219 - 24H5S514973153343 6724193572542913 - 19324010319124241401214654116447-12T9S11186913698146501695413421 - 6407130391190310E22500033-5 - 0U90E88404052249711120-订-壬1214410001345270-n - -12851351000-23 1S20540000-29 - -2415200 :000-35 - -30a00000TotalB760037600S7600 :375009760057600、艾仝靳能

10、源L汕“勺莎整个生命周期中，考虑从动力电池系统产品装配完成之后， 通过运输进入整车厂物料存放仓库、整车装配过程中会进入 整车装配车间（高温喷漆）、日常运行过程中（行车、充电、 驻车停放等过程），以及容量发生衰减后进行退役等过程中 可能经受的环境温度、湿度及高海拔等环境条件。主要是考 虑没有外部的温度辅助和调节装置的条件下，动力电池系统 暴露在整车装配、运输、存放，以及使用过程中，整个产品 不会发生明显的功能降级，不会发生破损或破坏，更不会产 生严重的安全问题或风险等。（1）工作温度范围：一般情况下，动力电池系统要求在 10 C50C范围内能满足 整车使用要求。在低温条件下，动力电池系统由于受到单体电池功率特性的 限制，很难满足整车正常条件下的