動力電池系統(tǒng)一致性控制

1、 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司動力電池系統(tǒng)一致性控制動力電池系統(tǒng)一致性控制解決方案探索解決方案探索湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司 20142014年年8 8月月 北京北京 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司 動力鋰電池組不一致性問題 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司 動力鋰電池PACK不一致性解決方案通過空間三層次和時間兩階段來保障動力電池系統(tǒng)通過空間三層次和時間兩階段來保障動力電池系統(tǒng)在整個產(chǎn)品生命周期里滿足動力電池系統(tǒng)壽命要求。在整個產(chǎn)品生命周期里滿足動力電池系統(tǒng)壽命要求。1、電芯生產(chǎn)過程一致性控制2、電芯分容配組一致性控

2、制 3、關(guān)鍵節(jié)點參數(shù)控制 電芯，模組，PACK三大部分的容量測評； 電芯，模組，PACK三大部分的直流內(nèi)阻測評； 電芯，模組，PACK三大部分的溫度分布測評；4、動力電池（PACK）系統(tǒng)使用過程一致性保障措施 單只電芯均衡充電策略； PACK系統(tǒng)溫度監(jiān)控策略； 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司電芯層：是電池電芯層：是電池PACKPACK系統(tǒng)的基礎(chǔ)系統(tǒng)的基礎(chǔ)u電芯容量一般為：25AH，50AH，100AH等；根據(jù)需求串并聯(lián)；u電芯生產(chǎn)過程的常規(guī)控制策略包括：人機料法環(huán)；u電芯一致性測評重點為：直流內(nèi)阻測評和電芯溫度分布測評；u電芯容量、溫度、交流內(nèi)阻是常規(guī)電芯分容配組的重要指標(biāo)；

3、u電芯溫度分布曲線及電芯直流內(nèi)阻是電芯一致性保障的的重要 指標(biāo)； 空間三層次保障PACK一致性 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司 空間三層次保障PACK一致性模塊層：在電芯與系統(tǒng)模塊層：在電芯與系統(tǒng)PACKPACK之間起到承上啟下的作用之間起到承上啟下的作用電池模塊的一致性設(shè)計及測評重點：u 電芯直流內(nèi)阻一致性u 電芯溫度分布特性u 電芯極耳溫度u 連接觸點及母排熱分布特性u 模組效率損耗電池模塊的一致性測評（電芯數(shù)量：3-30節(jié)電芯串聯(lián)）（案例：電動大巴電池PACK，電芯容量300AH，電芯節(jié)數(shù)180串）設(shè)備：120V/400A電池綜合測試平臺；熱成像儀多點位 2部（固定攝像

4、頭）；多點位 1部（便攜式）；測試：直流內(nèi)阻測試評價，25度環(huán)境，SOC10%，SOC50%，SOC80%。 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司PACKPACK系統(tǒng)層：滿足整車系統(tǒng)的要求系統(tǒng)層：滿足整車系統(tǒng)的要求動力電池系統(tǒng)一致性設(shè)計及測評重點： u模組直流內(nèi)阻一致性；u模組溫度分布特性；u模組之間連接觸點的熱分布；u模組效率損耗；u電池PACK系統(tǒng)測評；設(shè)備需求：750V/400A電池綜合測試平臺 1臺； 多點位熱成像儀2部（固定式攝像頭）； 測 試：直流內(nèi)阻測試及系統(tǒng)熱分布狀況，測試環(huán)境25度， 電池容量SOC10%，SOC50%，SOC80%。 空間三層次保障PACK一致性

5、 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司1）電芯生產(chǎn)過程一致性解決方案： 電芯生產(chǎn)過程的人機料法環(huán)控制；2）電池組分容配組一致性解決方案目前分容配組工藝：u 內(nèi)阻測試：對電芯內(nèi)阻的測試采用的是交流內(nèi)阻法；u 容量測試：采用單只充放電設(shè)備； 空間三層次保障PACK一致性 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司 各設(shè)備間的電流差異（誤差）導(dǎo)致各單體電池分容時的電流不一致，各設(shè)備間的電流差異（誤差）導(dǎo)致各單體電池分容時的電流不一致，引起容量不一致，并且單體分容設(shè)備充電效率低，放電能量消耗，引起容量不一致，并且單體分容設(shè)備充電效率低，放電能量消耗，能量浪費嚴(yán)重，引起的溫升也不有利于

6、一致性的分選與配組。能量浪費嚴(yán)重，引起的溫升也不有利于一致性的分選與配組。單體電池的電流單體電池的電流I1I1、I2InI2In存在離散性，導(dǎo)致定容出現(xiàn)誤差。而容量存在離散性，導(dǎo)致定容出現(xiàn)誤差。而容量不一致導(dǎo)致測量的內(nèi)阻出現(xiàn)不一致。不一致導(dǎo)致測量的內(nèi)阻出現(xiàn)不一致。傳統(tǒng)分容配組設(shè)備傳統(tǒng)分容配組設(shè)備 空間三層次保障PACK一致性 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司采用先進(jìn)分容配組工藝采用先進(jìn)分容配組工藝u溫度監(jiān)控：確保電芯在同溫下進(jìn)行內(nèi)阻及容量選配；u容量測試：采用多單充電池串聯(lián)分容設(shè)備；u內(nèi)阻測試：對電芯內(nèi)阻的測試采用串聯(lián)直流內(nèi)阻法；流過各單體電池的電流完全一致，有效保證容量的準(zhǔn)確

7、流過各單體電池的電流完全一致，有效保證容量的準(zhǔn)確性及內(nèi)阻測試的準(zhǔn)確性性及內(nèi)阻測試的準(zhǔn)確性。 時間兩階段保障PACK一致性 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司 鋰電池串聯(lián)分容的工藝流程 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司 鋰電池串聯(lián)分容的策略在溫度、容量得到定標(biāo)的前提下，進(jìn)行內(nèi)阻匹配，在溫度、容量得到定標(biāo)的前提下，進(jìn)行內(nèi)阻匹配，分選策略科學(xué)、可靠，保障電池組真正意義上的一分選策略科學(xué)、可靠，保障電池組真正意義上的一致性配組。致性配組。 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司 鋰電池串聯(lián)分容與配組創(chuàng)新性u 電流一致性好，可保障容量測試準(zhǔn)確性u 容量準(zhǔn)確性好，可

8、保障分容的準(zhǔn)確性u 分容的準(zhǔn)確性好，可保障直流內(nèi)阻測試的準(zhǔn)確性（同一SOC狀態(tài)）u 在同一溫度測點，容量準(zhǔn)確，內(nèi)阻準(zhǔn)確，可保障分選配組準(zhǔn)確(容量、 內(nèi)阻、溫度均為分組條件)u 充電效率高,具有能量回饋功能 對于年產(chǎn)1億Ah的鋰電池生產(chǎn)線，實現(xiàn)能量回饋，可以節(jié)約電約為3.2*（35）=10億wh。 此外，能量回饋有利于車間的恒溫效益，對于電池容量及內(nèi)阻測試是有利的。 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司 使用中：使用中：單只電芯均衡充電BMS系統(tǒng)自帶均衡功能； 利用BMS系統(tǒng)自帶均衡功能，具有兩種模式： 主動均衡模式；以充電方式均衡； 被動均衡模式：以放電方式均衡； 兩種方式各有特色

9、，依據(jù)不同的使用工況及成本做不同選擇。充電均衡（電池自帶充電模塊） 此為主動均衡模式； 優(yōu)點：此均衡模式效果較好，可以校準(zhǔn)SOC； 不足：只能在充電時均衡；增加采購成本；維護(hù)性均衡（配多路單體充電機） 優(yōu)點：節(jié)省充電時間；電池一致性有保障；SOC已校準(zhǔn)； 不足：會增加維護(hù)成本，接線困難； 時間兩階段保障PACK一致性 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司 使用中：使用中：單只電芯均衡充電u 與BMS配合安裝于電池系統(tǒng)內(nèi)，不只以單體電壓作為不一致性判斷依據(jù)，保證每只單體電池充電 充滿；u 通過BMS控制KM1、KM2及充電機。正常充電時，KM1吸合，KM2斷開，電池組按BMS設(shè)定的工

10、藝由 充電機充電；u 當(dāng)某只單體電池達(dá)到截止條件后，KM1斷開，KM2吸合，此時充電機按BMS設(shè)定的電壓提供一個恒 壓源為各充電模塊供電，充電模塊以恒壓限流方式對個單體電池充電，直至所有單體電池充滿。 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司 使用中：使用中： 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)uPACK系統(tǒng)溫度監(jiān)控是電芯容量一致性保障措施之一u溫度的差異性會使容量有極大下降u溫度的一致性控制可從多方面考慮： 箱體結(jié)構(gòu)；不同車型有不同考慮方式； 散熱方式；自然風(fēng)冷，強風(fēng)，水冷； BMS及整車控制器的協(xié)調(diào)。 時間兩階段保障PACK一致性 湖北德普電氣股份有限公司湖北德普電氣股份有限公司電池包整體電池包整體CFDCFD熱分析。熱分析。串行風(fēng)冷設(shè)計。串行風(fēng)冷設(shè)計。并行風(fēng)冷設(shè)