车用动力锂电池与环境保护
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车用动力锂电池与环境保护
作者：刘姝
来源：《市场周刊·市场版》2018年第16期
摘要：随着未来新能源汽车等市场需求的高速增长以及国家一系列利好政策支撑，车用动力电池的使用量及报废量也将迅速增加，其后期的回收利用问题将成为一个重大议题。本文经过对各国锂电池回收产业的分析、解读，并结合我国现状，对未来动力锂电池回收及环境保护的发展方向及趋势进行了展望。
关键词：动力锂电池；锂离子电池；环境保护
燃油汽车虽然是21世纪最重要的交通工具，但是其带来的污染也成为全球性问题，因此积极发展燃油替代，扩大纯电动汽车、混合动力汽车等交通工具的燃油替代规模已成为历史必然。2012年国务院颁发的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）》中指出，到2020年，我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力预计达200万辆、累计产销量预计超过500万辆。因此，近几年我国的新能源汽车市场出现了超预期发展和增长，并带动了产业链上下游企业的高速增长，尤其是动力锂电池行业在2017年取得了突飞猛进的发展。但伴随新能源汽车的发展，车用动力电池的报废量也将与日俱增。预计到2020年，动力电池的年报废量将会超过12万吨。但由于车用动力电池的特殊性，其后期的回收利用将成为新能源汽车发展中不得不考虑的一个重大议题。
一、动力电池潜在环境危害
动力锂电池一般是指以磷酸铁锂、锰酸锂等锂离子化合物为正极，以石墨为负极的一种二次电池（或称充电电池）。动力锂电池在电动交通工具、工业、储能等多方面均有广泛的应用，其中新能源汽车，即纯电动汽车或插电式混合动力汽车，是动力锂电池的最大需求市场。除此之外还有智能电网、家庭储能等其他方面的应用。
动力电池的正负极材料都含有钴、锰、镍等重金属，电解液含氟、砷等有毒元素，其电池溶剂分解后可产生甲醛、甲醇等有毒物质。由此可见，使用后的锂离子动力电池，若不进行回收或处理不当，会产生较为严重的环境污染，甚至发生人身伤亡。因此，随着我国动力电池使用量的逐年增加，回收及处理废旧电池工作已迫在眉睫。
二、发达国家动力电池与环境保护经验
（1）美国。美国历来相当重视环境管理方面的工作，对于动力电池的回收和再利用方面，政府大力推动建立电池回收利用网络。该网络采取附加环境费的方式，由消费者购买电池时收取一定数额的手续费和电池生产企业出资一部分回收费，作为产品报废回收的资金支持，同时废旧电池回收企业以协议价将提纯的原材料卖给电池生产企业，此种模式既能让电池生产
电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统测试规程
电动汽车用锂离子动力电池包和系统测试规程 范围 本标准规定了电动汽车用锂离子动力电池包和系统基本性能、可靠性和安全性的测试方法。 本标准适用于高功率驱动用电动汽车锂离子动力电池包和电池系统。 规范性引用文件（其中的一部分） 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2423.4-2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db 交变湿热（12h＋12h循环）（IEC 60068-2-30:2005,IDT） GB/T 2423.43-2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法振动、冲击和类似动力学试验样品的安装(IEC 60068-2-47:2005,IDT) GB/T 2423.56-2006 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动（数字控制）和导则(IEC 60068-2-64:1993,IDT) GB/T 18384.1-2001 电动汽车安全要求第1部分:车载储能装置（ISO/DIS 6469-1:2000,EQV）GB/T 18384.3-2001 电动汽车安全要求第3部分:人员触电防护（ISO/DIS 6469-3:2000,EQV）GB/T 19596-2004 电动汽车术语（ISO 8713:2002,NEQ） GB/T xxxx.1- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第1部分:一般规定(Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 1: General,MOD) GB/T xxxx.3- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷(Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 3: Mechanical loads,MOD) GB/T xxxx.4- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分：气候负荷(Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 4: Climatic loads,MOD) 术语和定义 1.1 蓄电池电子部件 采集或者同时监测蓄电池单体或模块的电和热数据的电子装置，必要时可以包括用于蓄电池单体均衡的电子部件。 注：蓄电池电子部件可以包括单体控制器。单体电池间的均衡可以由蓄电池电子部件控制，或者通过蓄电池控制单元控制。 1.2 蓄电池控制单元 battery control unit （BCU） 控制、管理、检测或计算电池系统的电和热相关的参数，并提供电池系统和其他车辆控制器通讯的电子装置。 1.3 1 / 20
特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析(苍松书屋)
特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析 1. Tesla目前推出了两款电动汽车，Roadster和Model S，目前我收集到的Roadster 的资料较多，因此本回答重点分析的是Roadster的电池管理系统。 2. 电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS). 1. 热管理系统的重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1）在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2）在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；3）减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。 2. Tesla Roadster的电池热管理系统 Tesla Motors公司的Roadster纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组（brick），再将9组串联为一层（sheet），最后串联堆叠11层构成。电池热管理系统的冷却液为50%水与50%乙二醇混合物。
车用动力锂离子电池热模拟与热设计的研发状况与展望
第 3 卷 第1期2014年1月 集 成 技 术 JOURNAL OF INTEGRATION TECHNOLOGY Vol. 3 No. 1 Jan. 2014 收稿日期：2013-11-20 基金项目：国家自然科学青年基金项目(51207080)，清华大学校自主课题(2011Z01004)。 作者简介：张剑波，教授，博士研究生导师，研究方向为车用燃料电池与锂离子电池；吴彬，硕士研究生，研究方向为锂离子电池的热模拟和热设计；李哲(通讯作者)，博士，研究方向为动力电池的热模拟与热设计、老化模型与状态预测，E-mail ：lizhe1212@https://www.360docs.net/doc/4216770061.html, 。 车用动力锂离子电池热模拟与热设计的 研发状况与展望 张剑波?吴?彬?李?哲 (清华大学汽车安全与节能国家重点实验室 北京 100084) 摘?要?车用动力锂离子电池的热相关问题是决定电动汽车性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。文章比较了市场上三款典型电动汽车的热管理方案，阐述了单体电池热设计的重要性，系统介绍了电池热设计的基础方法——电池热模拟，概述了应用电池热模拟指导电池热设计的尝试与结论，最后整理出电池热模拟及热设计中需要突破的关键问题 。 关键词?锂离子电池；热模拟；热设计；热管理；电动汽车中图分类号?U 464.9 文献标志码?A Thermal Modeling and Thermal Design of Iithium-Ion Batteries for Automotive Application: Status and Prospects ZHANG Jianbo WU Bin LI Zhe ( State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy , Tsinghua University , Beijing 100084, China ) Abstract Thermal issues of lithium-ion batteries for automotive application are key factors affecting the performance, safety, life and cost of electric vehicles. In this work, the thermal management systems of three typical electric vehicles were analyzed to identify the importance of the thermal design for the single batteries. Special attention was paid to the review of the thermal modeling, which served as the fundamental method for the thermal design. Finally, the directions for further researches on the thermal modeling and thermal design were summarized. Keywords lithium-ion battery; thermal modeling; thermal design; thermal management; electric vehicle 1 引?言 汽车电动化是世界汽车产业发展的重要趋势，也是中国汽车产业发展的战略选择。制约电动汽车大规模商业化应用的瓶颈技术是大型动力 电池，而电池的热相关问题是决定其使用性能、 安全性、寿命及使用成本的关键因素。 首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，而在过低温度下(如低于 0℃)对电池进行充电，则可能引发瞬间的电
电动汽车用动力蓄电池技术要求及试验方法
《电动客车安全要求》 征求意见稿编制说明 一、工作简况 、任务来源 为引导和规范我国电动客车产业健康可持续发展，提高电动客车安全技术水平，落实工业和信息化部建设符合电动客车特点的整车、电池、电机、高压线束等系统的安全条件及测试评价标准体系的要求，全国汽车标准化技术委员会于年月启动了本强标的立项和编制工作。 、主要工作过程 根据有关部门对电动客车安全标准制定工作的要求，全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会组织成立“电动客车安全要求工作组”（以下简称工作组），系统开展电动客车安全要求标准的制定工作。 （）《电动客车安全要求》于年底完成立项（计划号），年月日在南充电动汽车整车标准工作组会议上组建了标准制定的核心工作组，启动了强标制定工作，并由起草组代表介绍了标准的背景、编制思路、以及与相关标准的协调性关系。 （）年月月，基于已开始执行的《电动客车安全技术条件》（工信部装[]号，以下简称《条件》）的工作基础，工作组向电动客车行业主要企业、检测机构等家单位征求《条件》的实施情况反馈与强制性国标制定建议。 （）年月日，工作组在重庆组织召开标准制定讨论会，会议对《条件》制定情况进行了回顾，对收集到的《条件》执行情况进行了分析讨论。根据讨论结果，针对共性问题形成了专项征求意见表。 （）年月月，工作组根据重庆会议讨论结果向行业进行强标制定专项意见征求意见。 （）年月日，在株洲召开工作组会议，会议对专项征求意见期间收集的反馈意见进行研究讨论。 （）年月月，工作组依据意见反馈情况和会议讨论结果进行标准调整。 （）年月日，在天津举行的电动汽车整车工作组第三届第七次工作会议上，对调整版本进行了通报，基本达成一致意见，形成征求意见稿草案。
国内外汽车动力电池管理系统(BMS)发展概况
引言 电池的性能和使用寿命直接决定了电动汽车的性能和成本，因此，如何提高电池的性能和寿命得到了各方面的重视。电动汽车上使用的动力电池是由多个电池单体通过串并联方式组成电池组，电池单体都紧密地布置在一起，在进行充放电时，各个电池单体所产生的热量互相影响，如果散热不均匀，将造成电池组局部温度快速上升，使电池的一致性恶化，使用寿命大大缩短，严重时会造成某些电池单体热失控，产生比较严重的事故。当动力电池处于低温环境中，电池的充放电性能会大大降低，导致电池无常工作。为了使动力电池组保持在合理的温度围工作，电池组必须拥有科学和高效的热管理系统。目前，国外的许多研究人员对电池组的热管理系统做了大量的研究，进行了一些新的探索，以期提高热管理系统的控制效果，从而提高电动汽车电池组的性能和使用寿命。 国外汽车动力电池管理系统（BMS）发展概况 目前，影响电动汽车推广应用的主要因素包括动力电池的安全性和使用成本问题，延长电池的使用寿命是降低使用成本的有效途径之一为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效的管理和控制，为此，国外均投入大量的人力物力开展广泛深入的研究。 日本青森工业研究中心从1997年开始至今，持续进行（BMS）实际应用的研究,丰田、本田以及通用汽车公司等都把BMS纳入技术开发的重点；美国Villanova大学和USNanocorp公司已经合作多年对各种类型的电池SOC进行基于模糊逻辑的预测；国Ajou大学和先进工程研究院开发的BMS系统的组成结构及其相互逻辑关系。该系统在上述结构中进行功能扩展，即增设热管理系统、安全装置、充电系统以及与PC机的通信联系。另外还增加与电动机控制器的通信联系，实现能量制动反馈和最大功率控制。 我国在十二五期间设立电动汽车重大专门研究项目，经过几年的发展之后，在BMS方面取得很大的突破，与国外水平也较为接近。在国家863计划2005年第一批立项研究课题中，就分别有理工大学承担的EQ7200HEV混合动力轿车用镍氢
动力电池管理系统硬件设计电路图
动力电池管理系统硬件设计电路图 电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。目前主要有纯电动汽车、混合电动车和燃料电池汽车3种类型。电动汽车目前常用的动力来自于铅酸电池、锂电池、镍氢电池等。 锂电池具有高电池单体电压、高比能量和高能量密度，是当前比能量最高的电池。但正是因为锂电池的能量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事故。而电池管理系统能够解决这一问题。当电池处在充电过压或者是放电欠压的情况下，管理系统能够自动切断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的压差维持在一个很小的范围内。此外，还具有过温、过流、剩余电量估测等功能。本文所设计的就是一种基于单片机的电池管理系统。 1电池管理系统硬件构成 针对系统的硬件电路，可分为MCU模块、检测模块、均衡模块。 1.1MCU模块 MCU是系统控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型号的单片机。该系列所有的MCU均采用增强型M68HC08中央处理器(CP08)。该单片机具有以下特性： (1)8MHz内部总线频率；(2)16KB的内置FLASH存储器；(3)2个16位定时器接口模块；(4)支持1MHz～8MHz晶振的时钟发生器；(5)增强型串行通信接口(ESCI)模块。 1.2检测模块 检测模块中将对电压检测、电流检测和温度检测模块分别进行介绍。 1.2.1电压检测模块 本系统中，单片机将对电池组的整体电压和单节电压进行检测。对于电池组整体电压的检测有2种方法：(1)采用专用的电压检测模块，如霍尔电压传感器；(2)采用精密电阻构建电阻分压电路。采用专用的电压检测模块成本较高，而且还需要特定的电源，过程比较复杂。所以采用分压的电路进行检测。10串锰酸锂电池组电压变化的范围是28V～42V。采用3.9M?赘和300k?赘的电阻进行分压，采集出来的电压信号的变化范围是2V～3V，所对应的AD 转换结果为409和*。 对于单体电池的检测，主要采用飞电容技术。飞电容技术的原理图如图1所示[2]，为电池组后4节的保护电路图，通过四通道的开关阵列可以将后4节电池的任意1节电池的电压采集到单片机中，单片机输出驱动信号，控制MOS管的导通和关断，从而对电池组的充电放电起到保护作用。
电池热管理系统
电池热管理 电池热管理概述 电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS)是电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要功能（电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等）之一，通过导热介质、测控单元以及温控设备构成闭环调节系统，使动力电池工作在合适的温度范围之内，以维持其最佳的使用状态，用以保证电池系统的性能和寿命。 电池热管理重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。 1)电池能量与功率性能：温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度 下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部短路。 2)电池的安全性：生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部 过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件。 3)电池使用寿命：电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起 电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，主要功能包括： 1)散热：在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故； 2)预热：在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性 能和安全性；
3)温度均衡：减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电 池过快衰减，以提高电池组整体寿命。 电池热管理方案 电池热管理方案主要分为风冷与液冷两大类，主要侧重于防止电池过热方面： 1.风冷 该技术利用自然风或风机，在电池包一端加装散热风扇，另一端留出通风孔，使空气在电芯的缝隙间加速流动，带走电芯工作时产生的高热量。风冷方案设计主要考虑电池系统结构的设计，风道，风扇的位置及功率的选择，风扇的控制策略等。风冷是以低温空气为介质，利用热的对流，降低电池温度的一种散热方式，分为自然冷却和强制冷却(利用风机等)。 整车中的电池风冷流道
电动汽车动力电池管理系统(BMS)设计
电动汽车动力电池管理系统（BMS）设计 发表时间：2018-08-13T14:37:23.510Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：林清峰[导读] 摘要：本文主要从硬件系统设计、软件系统设计两个方面，对电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）综合设计，进行了深度的分析与研究，以通过不断地实践研究，积极探索出电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）最具高效性的综合设计方案，以充分提升电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）的设计水准，确保电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）各项功能能够满足于电动 汽车实际的应用需求，为我国电动汽车行业东莞钜威动力技术有限公司广东东莞 523000 摘要：本文主要从硬件系统设计、软件系统设计两个方面，对电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）综合设计，进行了深度的分析与研究，以通过不断地实践研究，积极探索出电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）最具高效性的综合设计方案，以充分提升电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）的设计水准，确保电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）各项功能能够满足于电动汽车实际的应用需求，为我国电动汽车行业的长期发展奠定基础。 关键词：电动汽车；动力电池；管理系统（BMS）；设计前言： 电动汽车（battery electric vehicle；BEV），主要是指以车载类电源为基本动力，利用电机来驱动车轮达到行驶目地，符合于我国安全法规与交管各项规定的车辆。基于电动汽车有着环保性特征，所以，其在国内的发展前景相对较为良好。但是，基于国内电动汽车相关技术还处于初步探索阶段，各项技术还不够成熟，若想实现突破性发展还需作出更多的努力。电动汽车，它与传统汽车最大的不同之处就在于电动汽车内部包含着一种动力的电池。在一定程度上，通过该动力电池可实现电动汽车节能化、环保化的行使。那么，为了能够更好地助推我国电动汽车行业的发展，就需从其内部的动力电池入手，对其所在的管理系统（BMS），进行系统化的分析与研究。从而能够设计出更具有功能特性的动力电池内部管理系统（BMS），为电动汽车提供强大动力电池内部管理系统支持，进一步推动我国电动汽车行业的快速发展，让其可稳步向着新的发展征程迈进。 1、硬件系统设计 基于电池组主要是由多节电池的单体并联与串联而成，实现对所有电池单体实时化监控。因而，如图1所示，电池内部管理系统主要应用了主从结构，以实现灵活性通讯，提升通讯实际速度。从板均需具有电池单体的温度与电压检测、CAN总线的通讯等各项功能。 图1 BMS系统框图示图 1.1 IMCU系统处理器 系统处理器主要选用的是Freescale -9S12DT64型号的MCU系统处理器，该型号MCU系统处理器为16位系统的单片机，主要是由CAN系统的总线模块、PWM的调节器（1个）AD的转换器（2个）定时器（1个）外部串口（1个）内部串口（2个）。本次设计当中，MCU的单片机主要应用的是外部设有液晶振的16MHz，总线频率为8MHz。因该系统具备外部的液晶镇，使用了5V的供电，该动力电池的内部管理系统有着较强抗干扰性能。基于实际条件下电动汽车的应用极具复杂性，电磁干扰性相对较强，MCU系统通常存在在异常状态下出现无法正常运行或死机等状况。因而，为确保MCU系统可在异常条件下及时地、可靠地复位，就需通过增设外部复位的芯片来对MCU系统实际运行状况进行实时化检测，确保MCU系统在异常状态之下可快速地回归到正常运行状态当中。 1.2 单体电压与温度检测 如图2所示，本次设计主要是应用的是 LTC6802型号的动力电池单体温度与电压监控芯片。内设Registers&Control（1个）串行接口（1个）12位ADC（1个）Voltage reference（1个）。每个动力电池的输入口均设计相应MOSFET 开关，快速放出过充电所有电池的电量。在13ms时间段内可实现对所有输入口通道电压的测量。同时，可把16个LTC6802的器件有效链接于控制的处理器上实现同步运行。 图2 TC680系统内部框图示图如图3所示，为TC680系统的基本原理。C1-DC12 分别电压采集12个电池的单体。LTC6802则通过SCKI、SDI、SDO、CSBI这四个接口把所有采集到的数据信息传输于MCU系统实施分析。而后，再由CAN系统总线传输于给CPU主系统。同时，该芯片可提供温度采样的管脚（2个）内置温度的传感器（1个）。在进行电压采集期间，可通过相应的 VTEMP1与VTEMP2的引脚，把动电池的模组温度实施快速地采集与分析。
动力电池能量管理系统
动力电池能量管理系统 检测时间：2016-05-23 09:39:53 摘要 近年来,由于日益严重的环境污染问题和日益增长的石油和能源消耗,新能源汽车的发展,越来越多的政府和世界主要汽车制造商的关注。三个电动汽车的发展。 本文介绍了电动汽车电池管理系统的主要功能和开发国内外介绍问题的根源,介绍了铅酸蓄电池工作原理和关键的操作特性,描述铅酸电池剩余量预测几个模型的设计和项目的特点,基于大量的电池充电和放电的实验数据,提出了这种设计方法来估计剩下的电池供电。 上述功能需求,设计提出使用主芯片单片机,分散的集合和集中控制的解决方案结合硬件、单片机的选择,电池参数收集,平衡和保护电路、功率转换电路和外部通信和其他主要模块硬件设计详细描述和基于C51单片机凯尔软件开发和设计环境软件解决方案设计的电池管理系统3主要流程:充电、放电和静态软件设计。最后,整个硬件和软件系统充电和放电的疲劳试验通过收集大量的实验数据,验证了硬件和软件设计的可行性和稳定性 关键词电动汽车; 电池管理系统;电池SOC估算;单片机;充电均衡控制
ABSTRACT In recent years, due to the increasingly serious problem of environmental pollution and the increasing consumption of oil and energy, new energy vehicles
Development, more and more governments and the world's major carmakers attention. Develop three electric vehicles The key technology is the motor drive system consists of three parts, the vehicle control system and power management systems, steam current Automotive battery life is short-range, low battery life, high maintenance costs and popular, therefore, Power management technology for energy management and vehicle power battery protection control is becoming increasingly important. This article describes the electric vehicle battery management system The main function of the system and the development of domestic and foreign presentation Root of the problem, and introduces the principle of lead-acid batteries and key operating characteristics described Lead-acid battery remaining amount prediction model design and features of several projects, based on a lot of battery Charging and discharging of the experimental data, this design method is proposed to estimate the remaining battery power. The above functional requirements, the design proposed to use the main chip microcontroller, decentralized collection And centralized control solutions combine hardware, MCU selection,
汽车用动力锂离子电池发展现状时间
汽车用动力锂离子电池发展现状时间 1车用锂离子电池材料 1. 1理想的车用锂离子电池正负极材料要求 电池材料的物理结构和化学组成决定了它的性能,理想的车用锂离子电池材料应具备以下特征: (1) 具有层状或隧道的晶体结构,以利于锂离子的嵌入和脱出,以保证锂离子电池的循环寿命;(2)充放电过程中,应有尽可能多的锂离子嵌入和脱出,使电极具有较高的电化学容量; ( 3)在锂离子进行嵌脱时,电池有较平稳的充放电电压; (4)锂离子应有较大的扩散系数,以减少极化造成的能量损耗,保证电池有较好的快充放电性能; (5)材料应价格便宜,对环境无污染,质量轻,可回收。 1. 2车用锂离子电池正极材料 目前锂离子电池正极材料主要有:锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸铁锂等,负极材料主要有石墨、钛酸锂等。不同锂离子电池正极材料性能比较见表1。 从整车安全和电池成本考虑,磷酸铁锂是最有可能在汽车用动力电池上应用的锂电池正极材料,其优点有: (1) 安全性好:稳定,即使在过充电情况下也不会产生游离氧,不和电解液反应; 可以放电到0 V,电池无大的损伤;与有机电解液反应活性低;热力学稳定状态, 400 ℃以下无变化。 (2) 稳定性高:充放电过程中,晶体结构不会发生变化;三维结构, L i +二维移动,利于锂的嵌入;充电电压低,电解液更稳定,电池副反应少;循环寿命长。 (3) 环保:整个生产过程清洁无毒,所有原料都无毒。 (4) 价格便宜:磷酸盐采用磷酸源和锂源以及铁源为材料,价格便宜。 但磷酸铁锂材料也存在以下缺点: (1) 导电性差:磷酸铁锂不能得到大范围应用的主要问题,需往磷酸铁锂颗粒内部掺入导电碳材料或导电金属微粒,或颗粒表面包覆导电碳材料,提高材料的电子电导率。 (2) 振实密度较低:一般只能达到1. 3～1. 5,该缺点决定了在小型电池如手机电池等没有优势,主要用来制作动力电池。 (3) 电压平台低:一般为3. 2 V。 目前锂铁电池正极生产技术有以下三种: (1)在粉体颗粒表面以碳元素涂布; (2)用金属氧化物包覆颗粒; (3)采用纳米制程技术细化材料颗粒,使之微粒化。 2车用锂离子电池系统 车用锂离子电池系统一般由电芯及电池组、电池管理系统(BMS) 、高压电安全系统(直流接触器、熔断器、预充电电阻) 、冷却系统和检测单元(电流传感器、电压传感器和温度传感器)等组成,如图1所示。 2. 1电芯及电池组 一个典型的锂离子电芯主要包括正极片、负极片、正负极集流体、隔膜纸、外壳及密封圈、盖板等,常用电芯形状主要有圆柱形和方形。 为了满足整个电池系统的电压、能量和功率要求,电池组一般是由若干个电芯按照串联或并联的方式组合起来,每个电芯之间由导线连接,同时,为了对电芯的温度、电流、电压、荷电状态(SOC)等信息进行实时监测,又可以把电池组分成若干个模块,各电芯和模块之间以一定方式科学合理组合,保证整个电池组的电性能、热平衡和散热要求。 2. 2电池管理系统BMS 电池管理系统(BMS)用来监控和保护电池的运行状态,应该能精确检测电池的参数,包括:单体电压、模块电压、电流、温度。利用电池模块和电池系统的信息计算并报告荷电状态SOC,寿命状态SOH ( State Of Health) ,当前可用充放电功率,并执行对接触器的控制。BMS系统由BMU(Battery Module Unit,又名
动力电池热管理系统性能试验方法
动力电池热管理系统性能试验方法 1 范围 本标准规定了动力电池热管理系统性能的试验方法。 本标准适用于乘用车用动力电池热管理系统，商用车用动力电池热管理系统可以参考。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2900.41-2008 电工术语原电池和蓄电池 GB/T 19596-2017 电动汽车术语（ISO 8713:2002,NEQ） GB/T 31467.2电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程QC/T 468-2010 汽车散热器 GB/T 18386-2017 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法 GB 18352.6-2016 轻型汽车污染物排放限制及测量方法（中国第六阶段） 3 术语和定义 GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 动力电池热管理系统 battery thermal management system 综合运用各种技术手段，具备动力电池冷却、加热、保温和均温等功能，保证动力电池在不同环境下正常工作的系统。同时，该系统可以在动力电池发生热失控时提供报警信号，具备安全防护功能。通常，动力电池热管理系统包括主动式热管理系统和被动式热管理系统两种。 3.2 被动式热管理系统 passive thermal management systems 基于热传导、热辐射、热对流等热量传输原理，只依靠冷却或加热流体因为温度因素缓慢流动自然完成热量输入输出交换的热管理系统。该类系统通常适用于单体产热量小于 5W的电池。 3.3 主动式热管理系统 active thermal management systems 基于热传导、热辐射、热对流等热量传输原理，使用耗能部件消耗能量完成热量输入输出交换的系统。主动式热管理系统包括主动空气冷却加热系统和主动液体冷却加热系统两种，根据需要采用流体串行流动和并行流动两种方式实现热交换。 3.4 主动式空气冷却加热系统 Active Air Cooling and Heating Systems 又称风冷系统，利用空气作为热量交换载体控制分配动力电池系统内部温度的系统。该系统通常使用风扇和管道完成空气在电池系统内的流动，分为直接接触式和间接接触式两种。空气可以从电池系统外部进入并排出电池系统外，也可以在电池系统内部循环实现电池冷却或加热功能；若空气仅在电池内部循环，则电池系统内部通常需要有空气冷却装置（通常为空调蒸发器）、空气加热装置和空气循环风扇。该类系统通常适用于单体产热量
电动汽车用动力电池
电动汽车用动力电池 摘要 能源危机和环境恶化已成为传统汽车发展的最大障碍,而发展电动汽车能够很好的解决这些问题.电动汽车不仅能够减少燃油消耗,提高经济性,而且还能降低尾气的排放,提高环境质量.电动汽车的关键技术之一是动力电池,动力电池的好坏一方面决定着电动汽车的成本,另一方面决定着电动汽车的动力性和续驶里程,这2个方面也是电动汽车与传统的燃油汽车竞争的关键所在.能否开发出性价比高的动力电池对电动汽车的未来发展具有至关重要的作用. 关键词：铅酸蓄电池，正负极板，电极，电解液，电子等等。 前言 电池是电动汽车的动力源，是能量的储存装置，也是目前制约电动汽车发展的关键因素。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键是开发比能高，比功率大，使用寿命长，成本低的电池...... 电动汽车使用的动力电池可以分为化学电池，物理电池和生物电池三大类。在三大电池当中化学电池又分为：原电池，蓄电池，燃料电池和储备电池，从化石燃料向可再生能源转换的能源革命中蓄电池所起的作用非常大，政府民间都在大力进行研发。物理电池是利用大自然的能量来吸附储存，有太阳能电池，超级电容器，飞轮电池等等。生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池，酶电池，生物太阳能电池等。 电动汽车用动力电池的性能指标主要是：电压，容量，内阻，能量，功率，输出功率，自放电率，使用寿命等，根据电池种类不同，其性能指标也有所不同。 电动汽车对动力电池的要求是：（1）比能量高：主要是为了提高电动汽车的继驶里程；（2）比功率大：为了能使电动汽车的加速行驶以及负载能力；（3）充放电效率高；（4）相对稳定性好；（5）使用成本低；（6）安全性好等等。 正文 在电池的发展史之中，铅酸蓄电池是最成熟的电动汽车蓄电池。我们常用的铅酸蓄电池主要分为三类，分别为普通蓄电池、干呵蓄电池和免维护蓄电池三种。铅酸蓄电池是蓄电池的一种，主要是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别作为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池。 基本构造：铅酸蓄电池主要由以下部分构成：1.硬橡胶管 2.负极板 3.正极板4。隔板5.鞍子6.汇流排7.封口胶8.电池槽盖9.连接10.极柱11.排气栓
关于-锂离子动力电池组的成本分析
关于锂离子动力电池的成本分析 一、锂离子动力电池的目标市场 锂离子电池由于工作电压高、储能较大、无记忆性和质量轻等优势发展迅速，一直在移动通讯、笔记本电脑等电器上大量使用；近年来随着新能源汽车的推广，锂离子电池被认为是最有效的能量工艺装置；同时新能源（太阳能、风能）并网发电站项目建设步伐加快，锂电池组为代表的储能技术成为核心发展的对象。 针对电动汽车使用的电池以功率型电池为主，其特点是：电池的放电倍率很大，那么在设计过程中就要注意减小电池的内阻；在极片的选取上，高功率型的电池极片要厚些，在涂敷的厚度上，高功率型的电池极片要涂得薄些，这样锂离子和电子在电阻相对较大的电极活性物质上迁移的距离小，总内阻减小，可以支持大电流，以达到高功率的要求； 针对储能电池以能量型电池为主，其特点与功率电池相反。对于高能量型电池，放电的倍率较小，那么在综合考虑内阻和容量的时候可以把容量排在前面，当然在增大容量的过程中也要尽可能地减小内阻。 二、锂离子动力电池组的产业链状况
结合项目目前的状况，这里重点讨论电芯的成本情况，因为作为一个电池组（电池包），电芯是基础，多个电芯串并联组成电池组，多电池组串并联组成电池包，然后装在电动车上使用或做储能电源。而且其成本特性属于变动成本，后期电池组装过程中更多的与设备、软件等固定成本相关。电芯的关键是：正极（阴极）、负极（阳极）、电解液和隔膜。 三、锂离子电池的成本分析 1、正极（阴极）材料：锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例（正负极材料的质量比为3: 1~4：1）,因此正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。目前锂离子动力电池场上主要使用以下五种材料：
电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统测试规程
电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统测 试规程 电动汽车用锂离子动力电池包和系统测试规程 1范围 本标准规定了电动汽车用锂离子动力电池包和系统基本性能、可靠性和安全性的测试方法。 本标准适用于高功率驱动用电动汽车锂离子动力电池包和电池系统。 2规范性引用文件（其中的一部分） 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2423.4-2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db交变湿热（12h+ 12h循环）（IEC 60068-2- 30:2005,IDT ）
GB/T 2423.43-2008电工电子产品环境试验第2 部分：试验方法振动、冲击和类似动力学试验样品的安装（IEC 60068-2-47:2005,IDT） GB/T 2423.56-2006电工电子产品环境试验第2 部分：试验方法试验Fh:宽带随机振动（数字控制）和导则（IEC 60068-2-64:1993,IDT） GB/T 18384.1-2001电动汽车安全要求第1部分: 车载储能装置(ISO/DIS 6469-1:2000,EQV ) GB/T 18384.3-2001电动汽车安全要求第3部分: 人员触电防护(ISO/DIS 6469-3:2000,EQV ) GB/T 19596-2004 电动汽车术语 (ISO 8713:2002,NEQ) GB/T xxxx.1- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第1部分：一般规定(Road vehicles - En vir onmen tal con diti ons and testi ng for electrical and electronic equipment Part 1: Gen eral,MOD) GB/T xxxx.3- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷(Road vehicles - En vir onmen tal con diti ons and testi ng for electrical and electronic equipment Part 3: Mecha ni cal loads,MOD) GB/T xxxx.4- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条
车用动力电池系统设计与开发
All Value In Creation CALB 车用动力电池系统设计与开发 谢秋 2017年3月31日
目录 CONTENTS 第一部分：车用动力电池系统概述 第二部分：结构技术 第三部分：电池管理系统 第四部分：系统开发的工具和方法 第五部分：车用动力电池系统开发模式
第一部分：车用动力电池系统概述
● 2014年，公司金属壳电池、软包电池生产线建成并投入使用，公司产品实现转型升级与技术跨越。 ● 2015年，中航工业与江苏省政府签署战略合作协议，建设中航绿色电源科技园。 ● 2009年，中航工业集团做出大力发展动力电池产业的决定，分三期完成36亿投资规模。 ● 2011年，中航锂电洛阳产业园新建1.2亿安时自动化生产线投产。 ● 2016年，中航锂电洛阳三期、江苏一期建成投产，公司迎来跨越式发展新阶段。 车辆类型： -EV 用 -HEV 用： -弱混（12V\48V ） -中混、强混(144V\~288V) -PHEV 用 安装结构形式： -吊挂式 -盛放式 布置方式 -集中式：系统由一个电池包组成 -分步式：系统由多个电池包组成 车用动力电池系统定义： 一种为车辆提供双向能量转换和能量存储功能的装置。即向外界提供功率和能量，也可以从外界吸收功率和能量。
车用动力电池系统构成
电芯结构路线 方形铝壳软包圆柱 优势： 单体容量大，成组简单，尺寸控 制容易 弱势： 壳体成本 优势： 散热好，成本低，质量能量密度高 弱势： 尺寸控制复杂，日历寿命有待验证 优势： 标准化程度高，成本低，生产效率 高 弱势： 成组复杂
锂离子动力电池使用与维护保养手册
锂离子动力电池使用与维护保养手册 —电动汽车用锂离子电池 华晨鑫源重庆汽车有限公司新能源事业部 目录 1.重要安全说明 (1) 2.相关介绍 (2) 2.1术语和定义 (2) 2.2锂离子电池工作原理 (3) 2.3锂离子电池为什么需要保护电路 (4) 3.充电 (6) 4.放电 (7) 5.存储 (8) 6.运输 (9) 7.常见问题及处理方法 (10) 8.维护 (11)
11.1日常维护......................................................... - 9 - 11.2定期保养 (11) 11.3维护与保养记录 (12)
1、重要安全说明 1.保证电池或电池组远离危险物品或危险材料，如具有腐蚀性的化学品、危险的机械设 备、高温环境等； 2.不合理的使用该系列产品可能导致冒烟，如外部短路、过充电、过高的环境温度等。 若发生冒烟的情况，请及时切断电源，使用二氧化碳或干粉灭火器进行处理，并用沙土或泥土掩埋。整个过程中必须及时疏散人群并及时报警（若必要时）； 3.不合理的使用该系列产品可能导致单体电池鼓胀，严重时可能导致塑料外壳破裂或产 生裂纹，此时应立即停止使用该电池，请及时联系我公司相关技术部门或售后服务部门以获得处理方法； 4.禁止拆卸、挤压、穿刺、高温搁置或烘烤电池，避免电池受到过高幅度的震动、外力 冲击、高处跌落等，此操作可能导致人身伤害或财产损失； 5.禁止直接把电池的正负极短路，避免有电池极柱压紧螺栓和导电带之外的任何金属或 其他导电物体接触电池的正极和负极，此操作可能导致人身伤害或财产损失； 6.禁止将电池暴露或长期搁置在60℃以上的环境中，禁止试图加热或将电池投入火中， 此操作可能导致人身伤害或财产损失； 7.禁止在没有安装合理的充电保护装置（锂离子电池保护线路板、电池管理系统等）或 使用非环宇认可的充电设备（充电器、直流电源等）的情况下对电池进行充电，此操作可能导致人身伤害或财产损失； 8.禁止将电池浸入到水或其他导电的液体中，此操作可能导致人身伤害或财产损失； 9.禁止儿童和其他缺乏锂离子电池安全使用知识的人使用本系列产品，此操作可能导致 人身伤害或财产损失；