动力电池系统方案书

管理编号:系统方案设计书（动力电池系统方案设计书）项目编号： EVPS(JS)ZZYF150609项目名称： PL151V220电池系统文档版本： V0.01批准审核....校对设计....技术部2013年8月1日

版本履历版本日期变更者变更章节变更内容变更理由目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、前言 4\o"CurrentDocument"二、概述 4\o"CurrentDocument"三、系统部件清单 5\o"CurrentDocument"四、电池组性能指标 5\o"CurrentDocument"五、电池系统结构规格 6\o"CurrentDocument"六、蓄电池控制单元技术要求 7\o"CurrentDocument"蓄电池控制单元基本功能 7\o"CurrentDocument"电池管理系统技术指标 7蓄电池控制单元策略及动作参数 8控制方式 9充电方式 10\o"CurrentDocument"七、国家标准 10一、前言本方案采用的主要技术符号和术语：C1:1小时率额定容量（Ah）;I1:1小时率放电电流，其数值等于5（A）；Cn1:1小时率实际放电容量（Ah）；1nl:1小时率实际放电电流，其数值等于Cn1（A）；BCU（BMS）：蓄电池控制单元，控制、管理、检测或计算蓄电池电和热相关参数，并提供蓄电池系统和其他车辆控制器通讯的电子装置；单体蓄电池：直接将化学能转换为电能的基本单元装置，包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充电；蓄电池包：通常包括蓄电池组，蓄电池管理模块（不含BCU），蓄电池箱及相应附件，具有从外部获得电能并可对外输出电能的单元，亦称之为电池包；蓄电池系统：一个或一个以上蓄电池包及相应附件（管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备以及机械总成等）构成的能量存储装置；高压盒：用来集中放置高压接触器、继电器、汇流排、保险丝、BMS等部件，实现蓄电池系统电能集中管理和分配的部件；二、概述本方案约定的电池系统（以下可简称本系统或系统）名称为PL151V220锂离子电池系统，型号为:PL151V220，额定电压为151.2丫，额定容量为220Ah,额定能量33.2度。电池系统由100并42串，合计4200只规格为18650的单体蓄电池成组，在部件上包含1个蓄电池包以及配套的高、低压线束线缆。本系统在电气组成上由BMS、电流传感器、温度传感器、高压接触器、保险丝、1^口（内嵌保险丝）、单体蓄电池、高压连接器、高压线缆、加热元件等主要部件组成。所有诸如接触器、继电器等感性元件线圈需要有反向续流二极管，若其本身不带有续流二极管的，需要在电池包或高压盒内部线路或结构中添加，以减少感性元件对线路的影响。所有高压连接器，应采用安全认证合格的产品，且在设计选型中应防止反接、错接。高压连接器处于连接状态的水尘防护等级不低于本方案对系统的防护要求。所有低压线缆水尘防护等级不低于本方案对系统的防护要求。所有通讯线缆应双绞、屏蔽，屏蔽层可靠接地。所有动力电缆，应为橙色带屏蔽，屏蔽层可靠接地，若套有波纹管，颜色也应该为橙色。电池包壳体应有装置和整车之间可靠的等电位连接。三、系统部件清单序号部件名称数量单位备注1蓄电池包（含MSD）1个2电池包到高压盒的高压动力线束1套四、电池组性能指标电池类型能量型银钻锰酸锂三元蓄电池系统电压工作范围（V）117.6〜176.4额定能量（kWh）20±5℃,C233.2额定容量（Ah）20±5℃,C2220单体蓄电池规格3.6V,2.2Ah单电池模组规格3.6V,220Ah单体蓄电池重量约45g

工作环境温度范围（℃）充电-15〜45放电-20〜60工作环境相对湿度0%〜90%储存温度（℃）-20〜55车载最大充电电流（A）40快充最大充电电流（A）0.5C1持续最大放电电流（A）0.5C1工况电流下运行时间100ADC可持续工作200ADC允许连续工作时间不低于30s300ADC允许连续工作时间不低于10s荷电保持能力295% （常温下搁置1个月）绝缘电阻出厂测试值（MQ）220@500V爬电距离高压连接端子间2105mm带电部件与电平台间255mm包内导电部件之间表面最小电气间隙22.5mm水尘防护标准IP67电池包总重量（kg）W330冷却方式自然冷却加热加热元件加热膜加热方式由BMS控制充电机（车载或非车载）输出直流供电给加热膜，加热速率15℃/h。组合方式100P42S注：电池包总重量包括所有的储能装置、箱体及箱内部件，不包括外部线缆、开关及结构上分开的电池管理系统；五、电池系统结构规格电池包外观应美观大方，方便安装，保证机械强度和电气绝缘；电池包外形结构、安装尺寸、表面处理等技术要求应满足图纸要求：电池包表面采用不可擦除的铭牌标记；电池包上应有明显安全标识；铭牌和安全标识的位置见电池包结构图纸，当人员接近电池包时，应清晰可见电池包的种类。六、蓄电池控制单元技术要求6.1蓄电池控制单元基本功能1)蓄电池组总电压和总电流采样，总电压应独立采样；2)绝缘监测，实时监测高压正、负极端对底盘(电池包壳体)之间的绝缘电阻值；3)蓄电池组荷电状态(SOC)估算、电池组健康状态(SOH)估算、充电次数(80%DOD，充电量大于额定容量的80%计为1次)统计功能；4)电流和功率估算功能，根据温度、SOC、SOH和单体电压估计10秒后电池最大充放电电流和功率；5)三路CAN通信功能，分为内网、外网和快充CAN：内网负责主机、采集模块之间通信和诊断。外网负责与整车控制器、仪表和充电机间信息交互。快充CAN实现GB/T27930-2015的功能。快充充电协议按照GB/T27930-2015要求；6)代码诊断功能，包括温度、电压、电流、绝缘、接触器状态、保险丝状态、传感器状态、通信状态等诊断；7)电池系统安全管理功能，包括过充、过放、过流、过热、绝缘失效、电压差、温差等安全保护；8)均衡功能，均衡方式为被动，最大均衡电流为包mA；9)充电管理功能，可与整车控制器、车载充电机、充电桩等设备匹配，通讯，完成充电过程。充电过程应全程管理。6.2电池管理系统技术指标工作环境温度(℃)-25〜65工作电压(V)9~16DC工作功耗(W)<25SOC估算精度(%)<5(纯电动工况)单体电压采样精度<±10mV(2V〜5V@-25℃〜55℃)总电压采样精度<0.5%F.S.电流采样精度<1%F.S.温度采样精度(℃)<±L℃(NTC,@-20℃〜65℃)<±2℃(NTC,@-40℃~-20℃)<±2℃(NTC,@65℃~125℃)高压绝缘要求(MQ)>20@500V总待机电流(mA)26.3蓄电池控制单元策略及动作参数1）系统绝缘失效保护系统低压上电，在未闭合主负接触器前：先检测电池系统绝缘，当绝缘电阻值＞40长。，闭合主负接触器，当绝缘电阻值W40KQ时，不闭合主负接触器，并发送绝缘报警二级代码。系统低压上电，闭合主负接触器后：在任何时候，绝缘电阻小于100KQ,BMS控制器报一级代码。在任何时候，绝缘电阻小于20KQ,BMS控制器报二级代码，并在5$内强制断开主负高压接触器。2）单体欠压保护当系统放电电流大于20A并且单体电压最小值低于3.2V,持续时间为10s,BMS报一级代码，通过CAN通讯发送降功率请求。当系统放电电流小于10A并且单体电压最小值低于2.8V,持续时间为5s,BMS报二级代码，代码持续5s内强制断开主负接触器。当系统充电时，单体电压低于2.2V时，降低充电电流需求或主动降低充电电流，BMS报一级代码。3）单体过压保护当单体电压值上升到4.1V,持续时间大于5s,BMS报一级代码，要求降低充电电流。当单体电压高于4.2V或电流降至2A时，BMS报二级代码，充电完成，要求关闭充电机。如果充电机未能停止充电，8凶5立即断开主负接触器。在电池组充电过程中，总电压上升至176V，充电机停止充电。若充电机未能停机，8凶5立即断开主负接触器，并报单体过压二级代码。充电结束后（包括正常或异常结束），重新上电时，若发现过充电、总电压过高、单体电压过高等二级报警时，系统不应该断开主负接触器。4）电池组压差保护电池组处于放电状态且电流大于20A或电池组处于充电状态且电流大于10A:当电池组单体电压差值大于0.35V且小于等于0.6V,BMS报一级代码，通过CAN通讯发送降功率请求或降低充电电流。当单体电压差高于0.6V,BMS报二级代码，5s内强制断开主负接触器。5）电池组高温保护当电池组最高温度高于50℃,持续时间大于10s,BMS报一级代码，通过CAN通讯发送降功率请求。当温度高于55℃,BMS报二级代码，5s内强制断开主压负接触器。电池组温差保护当电池组内部温差达到15℃,持续时间大于10s,BMS报一级代码。当电池组处于放电状态，通过CAN通讯发送降功率请求。当电池组处于充电状态，BMS主动降低充电电流，直至停止充电。当电池组内部温差达到20℃,BMS报二级代码，5s内强制断开主压负接触器。电池组放电过流保护当电池组放电电流高于200A,持续时间大于10s,BMS报一级代码，通过CAN通讯发送降功率请求。8）电池组充电过流保护总电压低于119V，慢充电流高于40A，BMS报一级代码，降低充电电流。总电压高于119V，慢充电流高于48A，BMS报一级代码，立即关闭充电机或断开主负接触器。任何时候，慢充电流高于50A，BMS报二级代码，立即关闭充电机或断开主负接触器。当直流快充电流高于180A，BMS报一级代码。当直流快充电流高于200A，BMS报二级代码，并按照GB/T27930-2015的要求终止充电，断开主负接触器。9）电池组SOC过低保护当电池组SOC低于20%，持续时间为10s，BMS报一级代码，通过CAN通讯发送降功率请求。当电池组SOC低于5%，持续时间为10s，BMS报二级代码，不断开主负接触器，并且保证电池能至少放出0.2KWh的电能供车辆应急行驶。10）电池组SOC过高保护在非充电状态下，当电池组SOC过高、总电压过高、单体电压过高时，BMS均只报一级代码，不切断主负接触器；在非充电状态下，不对SOC过高、总电压过高、单体电压过高进行处理。11）系统二次上电当达到切断条件，并且BMS已执行了该切断命令，车辆停车后二次上电时，除绝缘、高温等安全问题，要保证电池能至少放出0.2KWh的电能供车辆应急行驶。控制方式电池包含有BMS主机、接触器、电阻、保险丝、分流汇流排、高低压接插件等器件。接触器共有4个，分别是主正接触器、主负接触器、输出异常控制接触器、加热接触器。乙方控制主负接触器、输出异常控制接触器、加热接触器，主正接触器由甲乙双方共同控制。主负接触器：当有唤醒信号（包括ON信号或充电唤醒信号）时，主负接触器闭合；当唤醒信号不存在或者有二级代码存在时，主负接触器按照BMS的指令断开。输出异常控制接触器：主负接触器闭合后由BMS闭合输出异常控制接触器，同时检测电池输出端电压，如果电压正常闭合主正继电器同时断开输出异常控制接触器。若电压异常则断开输出异常控制接触器，同时81^通过CAN通讯上报给整车。主正接触器：正常情况下，输出异常检测完成后主正接触器由BMS控制关断。若车辆发生紧急情况，主正接触器也可由整车强行断开。加热接触器：BMS根据箱体内环境温度和车辆使用的充电方式，控制加热接触器的通断。碰撞传感器：BMS根据碰撞传感器状态的改变，主负接触器断开，同时碰撞传感器的状态由BMS通过CAN通讯上报给整车。充电方式充电方式为车载慢充时，车载慢充充电机的技术参数由甲方匹配，车辆检测CC、CP信号，乙方通过CAN总线通讯控制充电机采取有效控制充电和安全保护措施并监控充电过程。充电电流值不得大于整车通过CAN总线发送的许用电流值，BMS应在通讯超时和通讯数据帧的心跳停止时有效采取保护措施。充电方式为直流快充时，按照GB/T27930-2015要求。七、国家标准GB/T18384.1-2015电动汽车安全要求第1部分