4-1动力电池系统的结构组成
动力电池模组的结构认知
动力电池模组的结构认知引言概述：动力电池模组是电动汽车中的重要组成部分，它的结构对电池的性能和寿命有着重要影响。
本文将从五个大点出发，详细阐述动力电池模组的结构认知。
正文内容：1. 动力电池模组的基本构成1.1 电池单体：动力电池模组由多个电池单体组成，电池单体是电池模组的基本单元，其电压和容量决定了整个模组的性能。
1.2 电池管理系统（BMS）：BMS是动力电池模组的核心部件，负责监控和管理电池的电压、温度、电流等参数，以确保电池的安全和性能稳定。
1.3 散热系统：动力电池模组需要通过散热系统来控制电池的温度，以保持电池在适宜的工作温度范围内，提高电池的寿命和性能。
1.4 连接件和电缆：动力电池模组内的电池单体需要通过连接件和电缆进行连接，确保电池单体之间的电流和信号传输畅通。
2. 动力电池模组的结构类型2.1 平板式结构：平板式结构是最常见的动力电池模组结构，电池单体按照水平或垂直方向排列，通过连接件和电缆连接。
2.2 立柱式结构：立柱式结构中，电池单体以垂直方向排列，通过连接件和电缆连接，可以提高模组的能量密度。
2.3 转子式结构：转子式结构中，电池单体以环形或螺旋状排列，通过连接件和电缆连接，可以提高模组的能量密度和散热效果。
3. 动力电池模组的保护措施3.1 短路保护：动力电池模组中的BMS系统可以通过监测电池的电流来及时判断是否存在短路情况，并采取相应的保护措施，以防止电池损坏。
3.2 过充保护：BMS系统可以根据电池的电压情况，及时控制充电过程，以避免电池过充，提高电池的使用寿命。
3.3 过温保护：BMS系统可以监测电池的温度，并在温度过高时采取相应的措施，如降低充电速度或断开电池连接，以保护电池不受过热损坏。
4. 动力电池模组的标准化与规范4.1 安全标准：动力电池模组需要符合一系列的安全标准，如电池安全性能测试、防护等级要求等，以确保电池的使用安全。
4.2 性能标准：动力电池模组需要符合一系列的性能标准，如能量密度、循环寿命、放电性能等，以保证电池的性能优良。
动力电池热管理系统的结构组成
动力电池热管理系统的结构组成
动力电池热管理系统是用于控制和调节电动汽车动力电池温度的重要组件。
以下是其主要的结构组成部分的详细讲解：
1. 散热器/冷却器：散热器或冷却器通常位于电池组的外部，通过冷却剂（如水或乙二醇）的循环来带走电池产生的热量。
它们可以是风冷式或液冷式，具体取决于车辆设计和使用环境。
2. 加热器：在寒冷的环境中，加热器用于给电池提供额外的热量，以保持其在适宜的工作温度范围内。
加热器可以是电加热元件或利用发动机废热的热交换器。
3. 温度传感器：温度传感器用于监测电池组和电池单体的温度。
它们可以分布在电池组的不同位置，以提供实时的温度数据。
4. 控制单元：控制单元是热管理系统的核心部分，它负责接收温度传感器的信号，并根据设定的策略控制散热器、加热器和风扇等组件的工作。
5. 风扇：风扇用于增强散热器或冷却器的散热效果，在需要时将空气吹过散热片，以提高热量的散发速度。
6. 管道和连接器：管道和连接器用于连接热管理系统的各个组件，包括散热器、加热器、温度传感器和电池组等。
7. 电池管理系统（BMS）接口：热管理系统通常与电池管理系统（BMS）进行通信，以获取电池的状态信息和控制指令。
综上所述，动力电池热管理系统的结构组成包括散热器/冷却器、加热器、温度传感器、控制单元、风扇、管道和连接器等组件。
这些组件协同工作，以确保动力电池在适宜的温度范围内运行，从而提高电池的性能、寿命和安全性。
多合一电驱动系统的结构原理及CAE仿真分析
1 2 3 4 51 结构及工作原理1.1 结构组成多合一电驱动系统由EM，G-BOX，IPU，DCDC，OBC，HV-BOX，VCU，ACP，PUMP共9部分组成，如图1所示。
整体采用四段式结构，分别为减速器左端盖、减速器右端盖、电机定子壳体、电机后端盖，其中减速器右端盖为电机和减速器共用端盖，ACP固定在电机左端盖上，PUMP 固定在电机右端盖上。
IPU，DCDC，OBC，HV-BOX，VCU布置在控制器系统壳体中，DCDC，OBC布置在同一层，称之为电源层；HV-BOX和IPU，VCU布置在同一层，称之为电机控制层，电源层和电机控制层共同组成控制器系统，布置在EM正上方。
该多合一电驱动系统为原有长安量产的三合一电驱动系统和电源系统的进一步集成产品，提高了能量密度和冷却效率。
图1 多合一电驱动系统三维数模该多合一电驱动系统的系统原理图如图2所示，主要包括高压电传输、低压电信号传输、热量交换、动力传递等，其中高压电包括高压直流电、高压交流电、家用220 V交流电；低压电信号包括12 V直流电信号、CAN信号、高压互锁信号、电子锁位置信号、制动踏板位置信号等共62个电信号。
图2 多合一电驱动系统原理简图动力电池输出高压直流电，经过HV-BOX中叠层铜排将高压直流电分配成4部分，包括控制器系统内部IPU中的INV 功率模块、DCDC模块，外部的ACP，PTC。
INV功率模块将高压直流电转换成高压交流电输送到EM，驱动EM旋转；DCDC模块将高压直流电转换成低压直流电输送给12 V蓄电池，实现对12 V蓄电池进行动态充电，12 V蓄电池输出低压直流电给IPU中的INV控制模块和VCU控制模块。
OBC模块经过HV-BOX中叠层铜排与动力电池相连，OBC 可将输入的家用220 V交流电转换成高压直流电，输入到动力电池中，此过程为动力电池慢充过程。
该电驱动系统的冷却水路、PUMP和电驱动系统外部的冷却控制系统可组成封闭的回路。
动力电池包的结构组成
动力电池包的结构组成动力电池包是电动汽车和混合动力汽车的重要组成部分，其结构组成主要包括以下几个方面：1.电池单体电池单体是动力电池包的基本单元，主要由正极、负极、电解液和隔膜组成。
根据不同的电池类型，电池单体的形状和尺寸也有所不同。
常见的电池单体形状有圆柱形、扁平型和棱柱形等。
2.电池管理系统电池管理系统是动力电池包的核心组成部分，负责对电池的充放电进行管理和控制。
其主要功能包括：监测电池状态、控制充电和放电过程、预测电池寿命和故障等。
电池管理系统通过传感器和控制电路来实现对电池单体的监测和控制。
3.热管理系统热管理系统是动力电池包的另一个重要组成部分，负责对电池温度进行控制和调节。
由于电动汽车在行驶过程中会产生大量的热量，如果不能及时散热，会对电池的性能和使用寿命产生影响。
因此，热管理系统通过冷却、加热和通风等方式来控制电池温度，保证电池的正常运行。
4.电气系统电气系统是动力电池包的电路部分，包括电池的充电和放电回路、控制回路和传感器回路等。
电气系统负责将电池的电能传输到车辆的各个部分，同时也负责将车辆的控制信号传输到电池管理系统等其他部分。
5.壳体及上盖壳体及上盖是动力电池包的外部结构，起到保护和固定电池单体的作用。
壳体通常采用金属材料制成，而上盖则采用塑料等轻质材料制成。
壳体及上盖的设计需要考虑到防水、防尘和抗震等方面的要求。
6.固定装置固定装置是动力电池包内部的支撑和固定部件，用于将电池单体牢固地固定在壳体内。
根据不同的电池形状和尺寸，固定装置的形式也有所不同。
常见的固定装置包括支架、卡扣和螺丝等。
7.安全装置安全装置是动力电池包的重要组成部分，用于保证电池的安全使用。
安全装置主要包括过载保护、短路保护、过充保护和过放保护等。
当电池出现异常情况时，安全装置会自动切断电路或采取其他安全措施，以防止事故发生。
动力电池系统组成部件和功能培训
高压系统部 件警示标签
一、动力电池外观介绍
电池组条形码
电池包的额定电压
电池包的额定能量
电池包的重量
备注： 动力电池系统铭牌包括动力电池型号、生产日期、 电池材料、额定电压、额定能量、重量等信息。
由电池的产品铭牌可知该动力电池是某品牌 磷酸铁锂电池，额定电压为320V。
二、电池的320V额定电压怎么产生的
连接动力电池外部接线柱，实测电压为0V。
二、电池的320V额定电压怎么产生的
总正继电器 总负继电器
实测动力电池总正继电器，总负继电器外侧为0V，内侧为331V。 注：磷酸铁锂电池单体电芯标称电压为3.2V，高位终止充电电压为3.6V，低位终止放电电压为2.0V。
二、电池的320V额定电压怎么产生的
（四）箱体与电池组之间绝缘 绝缘预橡充胶
电池组和箱体之间铺 有厚层绝缘橡胶，达 到绝缘的目的
四、在复杂的工况下如何保证电池工作的稳定性
结论：
电池管理系统通过电压、电流传感器采集动力电池组的串联模块电压、 总电压和总电流，控制动力电池组的充放电，监控电池的状态，防止电 池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命
动力电池系统组成 部件和功能
《电动汽车结构原理与检修》 课程单元： 动力电池结构原理与检修 知识点：动力电池系统组成部件和功能
一 动力电池外观介绍 二 电池的320V额定电压怎么产生的 三 如此高的电压如何保证使用维修时的安全性
四 在复杂的工况下如何保证电池工作的稳定性
一、动力电池外观介绍
高压总负 高压总正 低压线束 物料追溯编码 产品铭牌
通过观察发现该动力电池内部高压线路由10个电池 模组串联而成，也就是说每个电池模组的电压为 33V。
动力电池系统结构
3、辅助插接件
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手动维修开关和熔断器作用是为了避免由于操作不当，短路 等引起的电器部件的损坏，用来保证电动汽车高压电气安全。
3、辅助插接件
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高低压插接件和高低压线缆：动力电池系统通过使用可 靠地高压插接件与高压控制盒相连，低压接插件CAN总 线与VCU或车载充电机之间进行通讯。
4、BMS
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2、动力电池模块
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• 电池模组是由数百只甚至数千只单体电芯通过串联或并联组合，从而形成能输出
高电压、大流的供电源。北汽EV200所用的SK电池其连接方式为3P91S，具体含 义如下：
表示方式： 例：3P91S
表示3个电芯并联成1个独立 单体电池，再由91个独立电池模 块串联成动力电池总成。
SK的单体电芯是三元聚合物锂电池，它的正极材料是镍钴锰酸锂 （LiNiCoMn）O2，其单体电芯额定电压为3.7V左右。
3、辅助插接件
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3、辅助插接件
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3、辅助插接件
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SK动力电池的电流传感器，采用了霍尔式电流传感器， 通过在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，从而 来监测充、放电电流的大小。
电动汽车动力电池系统结构与功能
动力电池系统由四部分组成： 1、动力电池箱 2、电池模块 3、BMS 4、辅助元器件
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1、动力电池箱
• SK的动力电池箱体是用螺 栓连接在车身底盘下方，其 防护等级为IP67，螺栓拧紧 力矩为80~100Nm，其制作 材料上SK电池箱体的上盖 板为玻璃钢，玻璃钢是优良 的绝缘材料，而下盖板为了 增加硬度和耐磨性，其材料 为钢
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5、回顾
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1.新能源汽车动力电池组成结构
新能源汽车动力电池是新能源汽车的重要组成部分，其性能和品质直接影响着车辆的续航能力和使用寿命。
动力电池的结构是多层次、复杂的，本文将从几个方面对新能源汽车动力电池的组成结构进行介绍。
1. 正极材料动力电池的正极材料一般采用的是锂离子电池，其主要材料是氧化物类、磷酸盐类、硫化物类以及硒化物类等。
其中最常用的是氧化物类材料，如锰酸锂、钴酸锂和镍酸锂。
这些正极材料的选择直接影响着电池的性能和成本。
2. 负极材料动力电池的负极材料一般采用石墨或者硅材料。
石墨是目前应用最为广泛的负极材料，但是硅材料具有更高的比容量，因此正在逐渐成为新的研究热点。
负极材料的选择对电池的循环寿命、充放电性能有着重要的影响。
3. 电解质电解质是动力电池中的重要组成部分，它与正负极之间形成离子传输的通道。
常用的电解质有固态电解质和液态电解质两种。
液态电解质的传导性好，但是易燃易爆，而固态电解质有着更好的安全性能，但传导性还需要进一步提高。
4. 隔膜隔膜是用来隔离正负极的，防止短路和电解液溢出。
传统隔膜采用的是聚烯烃材料，而新型隔膜则采用了陶瓷复合材料，具有更好的隔离性能和耐高温性能。
5. 外壳动力电池的外壳一般采用金属材料，如铝合金或钛合金，以保护电池内部结构，同时具有导热和散热的作用。
外壳的设计和材料选择对电池的安全性能和散热性能都有着重要的影响。
以上就是新能源汽车动力电池的组成结构介绍，每个部分都有着不同的材料和设计要求，只有合理选择和搭配这些材料，才能制造出性能优良、安全可靠的动力电池。
希望通过本文的介绍，能够让读者更加深入地了解动力电池的组成结构，从而更好地认识和选购新能源汽车。
新能源汽车动力电池是新能源汽车的重要组成部分，不仅影响着车辆的续航能力和使用寿命，还对车辆的性能和安全性能有着直接影响。
继上文介绍了动力电池的组成结构后，我们将从材料选择、工艺技术、安全性能和未来发展方向等方面进行更深入的探讨。
材料选择是动力电池性能的关键。
动力电池系统结构
动力电池系统结构
1.电池单体：
电池单体是动力电池系统的最基本组成部分，通常采用锂离子电池。
它由一对正负极和介于其间的电解质组成。
电池单体的性能指标如电压、容量和能量密度等直接影响整个电池系统的性能。
2.电池模块：
电池模块是由多个电池单体组成的单元。
它通常由电池单体、电池管理系统（BMS）和外壳组成。
电池单体通过连接电极和电线与BMS相连，BMS负责对电池进行监控和管理。
外壳则提供保护和支撑。
3.电池组：
电池组是由多个电池模块组成的集合体，通过连接电池模块之间的电线连接在一起。
电池组的容量和电压由电池模块的数量和连接方式决定。
电池组一般放置在电动车辆的底盘或车身的特定位置。
4.管理系统：
电池管理系统（BMS）是整个动力电池系统的核心部分。
它通过检测和控制系统中的温度、电压、电流和电荷等参数，对电池进行实时监测和管理。
BMS可以保护和延长电池的使用寿命，提高电池的工作效率。
5.外围设备：
外围设备包括充电器、DC/DC转换器和电气保护装置等。
充电器用于将外部电源转换为适合电池组充电的电能。
DC/DC转换器则将电池组的直流电能转换为车辆所需的直流电能。
电气保护装置用于监测和保护系统中的电路，防止电池过充、过放和短路等故障。
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2.2高压盒（绝缘检测盒）
高压盒是“监控”动力电池的总电压和 绝缘性能，主要功能如下：
1.监控动力电池的总电压（继电器内外4个 监测点） 2.检测高压系统绝缘性能 3.监控高压连接情况（继电器触点闭合状态 检查） 4.将以上项目监控到的数据反馈给主控盒
2.3电压和温度采集单元
电池低压管理系统是“监控”动 力电池的单体电压、电池组的温 度，主要功能如下：
91st Module
1st Module
Байду номын сангаас33
关键元器件
HV Battery
BMS
CSM
Pre-charge R
External HV System
A
B
C
D
电池单体电压采样检测电阻阵列
36
37
普莱德动 力电池 波 士顿电芯
电池电压采集盒
电流检测
预充电继电器
高压保险
正
极
继
电
器
预 充 电 电 阻
BMS的功能：数据采集、电池状态计算、能量管理、安 全管理、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口
动力电池包对外上电过程控制,以及 单体电压监测与模组温度监测
22
动力电池母线电流监测
23
SK电池构造
主要由：电芯，主保 险，总正继电器，总 负继电器预充继电器， 预充电电阻，电流传 感器，BMS，高压接 口，低压接口。
9
从控盒（电芯电压及温度采集）
2.1主控盒
主控盒是一个连接外部通讯和内部通讯的平 台，主要功能如下：
1.接收电池管理系统反馈的实时温度和单体电压 （并计算最大值和最小值） 2.接收高压盒反馈的总电压和电流情况 3.与整车控制器的通讯 4.与充电机或快充桩通讯 5.控制正主继电器 6.控制电池加热 7.唤醒应答 8.控制充/放电电流
思考题
动力电池系统由哪些部分组成？电池管理 系统（BMS）的基本功能有哪些？
jiangml@
一、动力电池系统的结构组成
一个完整的动力电池系统主要由动力电池模组、电池管理系统 （BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，缩写为BMS）、辅助元器件及 动力电池箱体等四部分组成。
1、动力电池模组（电池pack） 电池模组是由几颗到数百颗电池芯经由并联及串联所组成的组
合体，例如北汽EV160纯电动汽车的电芯组成方式是1P100S，即采用 了100个磷酸铁锂单体电池串联在一起组成了车辆的动力电池模组； 而北汽EV200纯电动汽车的电芯组成方式是3P91S，即该电池包是由3 个三元单体电池并联组成一个模块，再用91个这样的模块串联成一 个整体，构成了动力电池总成。（字母P表示并联,字母S表示串联）
预充继电器 预充电阻
3.2电流传感器与熔断器
“电流传感器”监测母线充、放电 电流的大小；
熔断器 防止能量回收过压过流或 放电过流：
1.熔断器规格250A电压500V 2.电流传感器类型为无感分流器，在 电阻的两端形成毫伏级的电压信号， 作为监测总电流（型号300A75mv）
250A保险 无感分流器
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
教学重点：动力电池系统的整体结构 教学难点：动力电池管理系统的基本功能
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
学习任务
1.动力电池系统的整体结构组成 2.动力电池管理系统（BMS）的基 本功能
一、动力电池系统的结构组成
电池系统包含主要部件：
电池箱体：为电池系统提供防水，防尘，抗振动等保护，为电池系统安装提
负 极 继 电 器
主控盒
动力电池箱
电池电压采集盒
绝缘检测盒
动力电池模组
波士顿三元电池
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
本次课我们主要学习了以下内容： 一、动力电池系统的整体结构组成 二、动力电池管理系统（BMS）的基本功能（重点） 三、典型动力电池厂家生产的电池结构组成实例
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
1.监控每个单体电压 2.监控每个电池组的温度 3.电量（SOC）值监测 4.将以上项目监控到的数据反馈给主 控盒
3、动力电池的辅助元器件
3.1预充继电器与电阻
“预充流程”在放电和充电初期，闭合预充继 电器进行预充电，预充完成后断开预充继电器：
1.BMS控制预充继电器闭合或断开。 2.上电模式初期用高压、小电流给各控制器电容 充电。 3.电容两端电压接近电池总电压时（差值5V）， 认为予充结束，闭合总正极继电器。 4.充电模式初期，给各单体电芯进行预充电，确 定单体电芯无短路后闭合总正极继电器。
负继电器
预充继电器
正继电器
预充电阻
SK电池构造
电压、温度采集板（PCB），压装在模组 上：采集单体电压和电芯温度
二维图
实物图
SK电池构造
维修开关和高低压互锁，高压母线插
件和维修开关带熔断器互锁端子
熔断器
互锁端子
高压母线插件
维修开关
29
维修开关
30
单体信息的采集，与整车通讯的低压连接
电池模组串联形成高压的连接路径
2、电池管理系统（BMS）
BMS的组成： 按性质可分为硬件和软 件，按功能分为数据采集单元和运算 控制单元； BMS的硬件：主板、从板及高压盒， 还包括采集电压、电流、温度等数据 的电子器件； BMS的软件：监测电池的电压、电流、 SOC值、绝缘电阻值、温度值，通过 与VCU、充电机的通讯，来控制动力 电池系统的充放电。
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SK电池控制单元
主要功能： 1.与外部通讯（VCU、充电机、快充桩） 2.控制负极继电器 3.检测内、外部总电压 4.检测充、放电电流 5.监测单体电压和电芯温度 6.保护电池寿命和安全 7.控制预充继电器 注：正极继电器由由VCU控制
SK电池构造：继电器集成器（PRA）
外部电压检测点
内部电压检测点
主讲：蒋鸣雷
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
➢ 知识目标：
1、了解动力电池系统的整体结构组成； 2、掌握动力电池管理系统（BMS）的功能
➢ 能力目标：
1、能认知动力电池系统的各组成部件 2、能简单阐述动力电池管理系统（BMS）的基本功能
➢ 素质目标：
1、培养学生自主学习、查找资料、制定计划的能力； 2、培养学生具备从事汽车行业工作的职业素养。
供机械接口；
动力电池系统：为外部负载提供能源；
电池管理系统：对电池系统进行充放电管理，对电池系统进行过冲/放和温
度等保护、与外部进行通信；
正负高压继电器：控制主回路的闭合与断开；
高压熔断器：主回路短路保护；
加热系统：保证电池系统在低温时能充电；
高低压输出接插件：电池系统对外输出能源的电气接口；
5
电池包工作电路原理图
17
3.3加热继电器与保险
加热保险
加热继电器
4、动力电池箱
动力电池箱是支撑、固定、 包围电池系统的组件，主要包 含上盖和下托盘，还有辅助元 器件，如过渡件，护板，螺栓 等，动力电池箱有承载及保护 动力电池组及电气元件的作用 。
二、动力电池管理系统（BMS）的功能
电池管理系统( Battery Management System， BMS)是对电池 进行监控和管理的系统，通过对电压、电流、温度以及SOC等参数 采集、计算，进而控制电池的充放电过程，实现对电池的保护，提 升电池综合性能的管理系统，是连接车载动力电池和新能源汽车的 重要纽带。对于新能源车辆而言，通过该系统对电池组充放电的有 效控制，可以达到增加续驶里程，延长电池使用寿命，降低运行成 本，保证动力电池组的安全性和可靠性。