动力电池系统一致性控制

1、 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司动力电池系统一致性控制动力电池系统一致性控制解决方案探索解决方案探索湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司 20142014年年8 8月月 北京北京 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司 动力锂电池组不一致性问题 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司 动力锂电池PACK不一致性解决方案通过空间三层次和时间两阶段来保障动力电池系统通过空间三层次和时间两阶段来保障动力电池系统在整个产品生命周期里满足动力电池系统寿命要求。在整个产品生命周期里满足动力电池系统寿命要求。1、电芯生产过程一致性控制2、电芯分容配组一致性控

2、制 3、关键节点参数控制 电芯，模组，PACK三大部分的容量测评； 电芯，模组，PACK三大部分的直流内阻测评； 电芯，模组，PACK三大部分的温度分布测评；4、动力电池（PACK）系统使用过程一致性保障措施 单只电芯均衡充电策略； PACK系统温度监控策略； 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司电芯层：是电池电芯层：是电池PACKPACK系统的基础系统的基础u电芯容量一般为：25AH，50AH，100AH等；根据需求串并联；u电芯生产过程的常规控制策略包括：人机料法环；u电芯一致性测评重点为：直流内阻测评和电芯温度分布测评；u电芯容量、温度、交流内阻是常规电芯分容配组的重要指标；

3、u电芯温度分布曲线及电芯直流内阻是电芯一致性保障的的重要 指标； 空间三层次保障PACK一致性 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司 空间三层次保障PACK一致性模块层：在电芯与系统模块层：在电芯与系统PACKPACK之间起到承上启下的作用之间起到承上启下的作用电池模块的一致性设计及测评重点：u 电芯直流内阻一致性u 电芯温度分布特性u 电芯极耳温度u 连接触点及母排热分布特性u 模组效率损耗电池模块的一致性测评（电芯数量：3-30节电芯串联）（案例：电动大巴电池PACK，电芯容量300AH，电芯节数180串）设备：120V/400A电池综合测试平台；热成像仪多点位 2部（固定摄像

4、头）；多点位 1部（便携式）；测试：直流内阻测试评价，25度环境，SOC10%，SOC50%，SOC80%。 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司PACKPACK系统层：满足整车系统的要求系统层：满足整车系统的要求动力电池系统一致性设计及测评重点： u模组直流内阻一致性；u模组温度分布特性；u模组之间连接触点的热分布；u模组效率损耗；u电池PACK系统测评；设备需求：750V/400A电池综合测试平台 1台； 多点位热成像仪2部（固定式摄像头）； 测 试：直流内阻测试及系统热分布状况，测试环境25度， 电池容量SOC10%，SOC50%，SOC80%。 空间三层次保障PACK一致性

5、 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司1）电芯生产过程一致性解决方案： 电芯生产过程的人机料法环控制；2）电池组分容配组一致性解决方案目前分容配组工艺：u 内阻测试：对电芯内阻的测试采用的是交流内阻法；u 容量测试：采用单只充放电设备； 空间三层次保障PACK一致性 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司 各设备间的电流差异（误差）导致各单体电池分容时的电流不一致，各设备间的电流差异（误差）导致各单体电池分容时的电流不一致，引起容量不一致，并且单体分容设备充电效率低，放电能量消耗，引起容量不一致，并且单体分容设备充电效率低，放电能量消耗，能量浪费严重，引起的温升也不有利于

6、一致性的分选与配组。能量浪费严重，引起的温升也不有利于一致性的分选与配组。单体电池的电流单体电池的电流I1I1、I2InI2In存在离散性，导致定容出现误差。而容量存在离散性，导致定容出现误差。而容量不一致导致测量的内阻出现不一致。不一致导致测量的内阻出现不一致。传统分容配组设备传统分容配组设备 空间三层次保障PACK一致性 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司采用先进分容配组工艺采用先进分容配组工艺u温度监控：确保电芯在同温下进行内阻及容量选配；u容量测试：采用多单充电池串联分容设备；u内阻测试：对电芯内阻的测试采用串联直流内阻法；流过各单体电池的电流完全一致，有效保证容量的准确

7、流过各单体电池的电流完全一致，有效保证容量的准确性及内阻测试的准确性性及内阻测试的准确性。 时间两阶段保障PACK一致性 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司 锂电池串联分容的工艺流程 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司 锂电池串联分容的策略在温度、容量得到定标的前提下，进行内阻匹配，在温度、容量得到定标的前提下，进行内阻匹配，分选策略科学、可靠，保障电池组真正意义上的一分选策略科学、可靠，保障电池组真正意义上的一致性配组。致性配组。 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司 锂电池串联分容与配组创新性u 电流一致性好，可保障容量测试准确性u 容量准确性好，可

8、保障分容的准确性u 分容的准确性好，可保障直流内阻测试的准确性（同一SOC状态）u 在同一温度测点，容量准确，内阻准确，可保障分选配组准确(容量、 内阻、温度均为分组条件)u 充电效率高,具有能量回馈功能 对于年产1亿Ah的锂电池生产线，实现能量回馈，可以节约电约为3.2*（35）=10亿wh。 此外，能量回馈有利于车间的恒温效益，对于电池容量及内阻测试是有利的。 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司 使用中：使用中：单只电芯均衡充电BMS系统自带均衡功能； 利用BMS系统自带均衡功能，具有两种模式： 主动均衡模式；以充电方式均衡； 被动均衡模式：以放电方式均衡； 两种方式各有特色

9、，依据不同的使用工况及成本做不同选择。充电均衡（电池自带充电模块） 此为主动均衡模式； 优点：此均衡模式效果较好，可以校准SOC； 不足：只能在充电时均衡；增加采购成本；维护性均衡（配多路单体充电机） 优点：节省充电时间；电池一致性有保障；SOC已校准； 不足：会增加维护成本，接线困难； 时间两阶段保障PACK一致性 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司 使用中：使用中：单只电芯均衡充电u 与BMS配合安装于电池系统内，不只以单体电压作为不一致性判断依据，保证每只单体电池充电 充满；u 通过BMS控制KM1、KM2及充电机。正常充电时，KM1吸合，KM2断开，电池组按BMS设定的工

10、艺由 充电机充电；u 当某只单体电池达到截止条件后，KM1断开，KM2吸合，此时充电机按BMS设定的电压提供一个恒 压源为各充电模块供电，充电模块以恒压限流方式对个单体电池充电，直至所有单体电池充满。 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司 使用中：使用中： 电池热管理系统电池热管理系统uPACK系统温度监控是电芯容量一致性保障措施之一u温度的差异性会使容量有极大下降u温度的一致性控制可从多方面考虑： 箱体结构；不同车型有不同考虑方式； 散热方式；自然风冷，强风，水冷； BMS及整车控制器的协调。 时间两阶段保障PACK一致性 湖北德普电气股份有限公司湖北德普电气股份有限公司电池包整体电池包整体CFDCFD热分析。热分析。串行风冷设计。串行风冷设计。并行风冷设