华骐纯电动轿车电池包设计与研究
摘要:在纯电动车开发领域,电池、电机和电控是开发纯电动车汽车的三大核心技术。其中电池性能的好坏,直接决定了一款电动车的综合续航里程长短。本文在简要介绍了目前纯电动汽车电池种类之后,详细剖析了我司华骐纯电动车的电池布局、电池管理系统设计(BMS)以及电池循环寿命试验结果。并针对目前所遇到的问题,提出了后续改进方向。
关键词: 电动汽车 电池 电池管理系统
为积极顺应国家对于新能源汽车发展的政策要求,东风悦达起亚汽车有限公司加大了对新能源车的研发与投入。其中电池部分的开发,是我司新能源车开发中,需要重点攻关的项目。
1、华骐电动车电池布局
在经过详细调研及论证之后,我司华骐电动车是直接在我司成熟车型赛拉图的基础上直接开发,将整车动力系统进行彻底变更。
该动力系统由动力电池、三相异步电机及电机控制器、电子油门踏板和机械变速器等组成。
为保证整车安全,合理布局电池系统,对车身的地板结构进行了重新设计,增加底盘的高度,将动力电池组布置在前、后轴之间的地板下方。由于电池重量的增加,导致其整备质量增加了300kg,所以,在前后轮的减震弹簧设计上,相对传统车有所加强,以保证车辆的安全性和舒适性能。
电池包是纯电动汽车的主要动力来源,能源储存及供给系统,是纯电动车三大核心技术之一。动力电池系统的结构设计,需要满足华骐纯电动车总体布置要求,既不能影响乘员的乘坐舒适性,也不能影响整车动力性能,因此,在动力电池系统空间上,要求比较严格,同时,对电池系统的箱体设计也提出了要求,即应当具备较高的空间利用率。此外,动力电池系统作为纯电动乘用车的重要组成部分,对整车的安全性能也起着决定性的影响,因此电池系统在箱体结构设计上,不仅需要满足对动力电池组及其辅助器件的承载要求,还需要能够对纯电动车安全性能的提高起到积极促进作用。
该电池系统的主要优点有:
1)箱体主要由上盖(包括前、后上盖及维修孔盖)及下箱体两部分组成,箱体零件均为冷轧钢板冲压成型。下箱体零件通过点焊连接,加工工艺简单并且结构强度高;
2)箱体上盖与下箱体通过螺栓连接成一个整体(前上盖亦与箱体横梁连接),均为承载部件,可有效提高箱体载荷承受能力;
3)箱体内部焊装有两根横梁,横梁截面呈矩形空腔形状,可保证箱体整体具有较高刚度,并能够在车辆在发生碰撞或者翻滚事故时减小电池箱体形变,从而避免箱体内部电池受挤压而发生短路或泄露,保证车辆乘员安全;
4)电池箱体前部共计10个安装点,与车身前地板横梁和纵梁相连;箱体后部共计4个安装点,与设置在车身后地板的安装点相连。考虑到车身前后地板及安装点的尺寸误差,电池箱体的前部安装支架采用焊接形式与箱体相连,后部安装支架则采用可调高度的螺栓连接方式。安装支架采用此种设计方式后,可有效避免因车身前后安装点尺寸误差造成的电池箱体变形。
3.华骐电池管理系统设计与功能
华骐电池管理系统(BMS)主要由电池系统管理单元BMU(Battery Management Unit)、本地电池监控单元LMU(Local Monitor Unit)、数据记录仪(Data Logger)、高压控制单元及诊断工具等模块构成。采用主从分布式模块化系统结构设计。
BMS分为1个BMU(电池管理单元)和4个LMU(本地显示单元)。
1)主要工作原理。4个LMU分别检测电池四个区域的单体电池电压、温度数据,并汇总好的数据传达给BMU,BMU检测电池包的总电压、总电流,分析出电池包内单体最高、最低电压和最高、最低温度以及电池的SOC等数据。
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