X1020电动汽车维修-国轩电池系统
电池系统 一、维修注意事项 1. 维修前,首先断开电池箱体上维修开关。 2. 电池箱体上下时注意安全,以防砸伤和摔坏电池箱体。 3. 插拔高低压连接器时,轻拔轻插,不能折弯,以防接插件损坏。 4. 连接器和电源线插好后,需用扎带紧固,以防晃动脱落。 5. 检修后所有电池箱体的脚位固定螺丝必须紧固牢固,以防电池箱体被甩出。 二、电池系统功能及组成 电动汽车用动力电池的主要功能是为驱动电机提供电能,并通过充电装置存 储外部电网及车载发电装置的电能,整车制动能量回收,同时配备电池管理系统, 保证电池系统的可靠性和安全性。 电池组主要包括电池模块、电池箱体、风扇、冷却风道等。其中电池模块有 单体电芯通过串并联方式组合而成;电池箱体是电池模块的载体,内部还包括电 池管理系统(BMS)、数据采集装置、电池自动切断装置(BDU)等。设计电池箱 体时要考虑安装空间的限制、机械强度要求、冲击、振动、耐腐蚀、防尘以及绝 缘要求,易于组装、拆卸、维修。冷却风扇和电池管理系统的数据采集单元布置 在电池箱体内部/或外部。 三、电池系统结构 电池组为304V/62. 5Ah电池组,由国轩高科单体容量12. 5Ah的磷酸铁锂电 池经过5并95串组合而成,其中每个62. 5AH电池由5个12. 5Ah的单体并联组 成。 电源管理系统根据电池组的分布设计成分布式串联结构,共有2个从板BMU, 一个BMS,其中2个BMU控制55串电池单体和40串电池单体。2个BMU通过CAN 总线进行级联,主机同样通过CAN总线实现对2个从机的通信及控制。BMS可以 通过对BDU (Battery Disconnect Uint)内高压直流接触器的控制实现对电池 的充放电控制。 四、电池组性能要求 供应商 国轩高科 电池类型 LFP 电压范围 200V—304V—350V 总能量(KWh ) (1/3C 放电,25 °C) 19 容量(Ah) 62. 5 串并联方式 95串5并(单体12. 5Ah) 环境温度范围(°C) -20~45笆 环境相对湿度 0-95% SOC窗口范围 N0. 8 循环寿命(D0D80%) 总容量M初始容量的80% 1/3C-Charge/ lC~Discharge^2000 次 最大充放电电流要求 (25 °C、S0C 窗口范围) 充电 N60A 持续(2 120A for 20s) 放电 >60A 持续(O180A for 20s) 功率范围(25 °C、SOC窗 口范围) 充电 217kW 持续(N32kW for 20s) 放电 217kW 持续(N38kW for 20s) 荷电保持能力(常温下搁置28天,25 °C, SOC N 85% ) N95% 绝缘电阻出厂测试值(M欧姆) N 10 重量(不含冷却液)(kg) W 200 kg 冷却方式 风冷 五、电池管理系统主要功能及原理 5.1基本功能介绍 (1)系统自检 在电源接通时,对系统自检,若一切正常,发出可以正常工作信号,若有问 题,发出故障信号,并切断强电开关。 系统自检信息包括: 无任何一级和二级故障。 BMS各执行器(控制器的各输出端口信号自诊断)和传感器无故障。 (2)充电保护、放电保护、热保护(温度过高/温度差异大)、过流保护、安 全线保护在电池(包括系统整体和各个模块)发生过流、过压、欠压、单体电池 电压不平衡、温度过高、温度差异大时,通知给电池管理系统,请求关断充放电 回路,当一定时间后要求不被允许时,自行将电池组的充放电回路切断。当被保 护电池的保护因素消失,则保护功能取消。 监测安全线状态,当安全线状态为低电平时,主动切断高压接触器。 (3)蓄电池SOH失效判断和处理 在电池组使用过程中,随时记录单体电池及电池组实时参数,通过一定的数 学模型判断单体电池及电池组的有效性,若发现系统中有电池失效、将要失效、 与其它电池不一致性增大,通过CAN总线通讯方式通知到远程监控系统,进行 蓄电池组维护。 某节或多节单体电池在充电过程中电池电压抬升较快,在放电过程中电池电 压下降较快; 某个或多个温度探点附近的单体电池,工作过程中相对温升高; SOH定义主要分两种状态,一是蓄电池组的容量衰减过快,二是蓄电池组中 个别蓄电池容量衰减过快。 (4)故障预警和处理 在电池组使用过程中,监控BMS系统的相关参数,通过故障判定条件来判 定蓄电池组系统的当前状态并上报远程监控系统。 (5)充电控制 通过监测单体电池电压及实时的充电电流,并通过CAN通信网络与充电器 进行信息交付,从而达到恒压恒流的充电模式控制。 (6) 绝缘电阻测量和高压电预警管理 能够实时测量蓄电池组对外壳(车身)的绝缘电阻,并根据绝缘电阻的大小, 判断系统绝缘强度是否符合要求。 (7) 动力母线预充电功能 整车上电时,需要蓄电池系统给高压母线的电容进行充电,在一定时间内, 根据判断蓄电池组端电压与动力母线电压的差距来确认预充电是否成功。 (8) CAN总线通讯 采用CAN总线的方式分别与子系统模块、电机控制器及充电器进行通讯。 (9) 蓄电池组电压和电流测量/可标定 能够实时测量蓄电池组的当前工作电压和工作电流,同时根据采集的电池 组电压电流数据以及蓄电池组的SOC,计算当前能够输出的最大放电功率及允许 接受的最大充电功率。 电池组电压测量精度±0. 5V; 电池组充放电电流在-50A-200A范围内,电流测量精度0. 1%FS+O. 1%RD; (10) S0C 预估 在实时充放电过程中,能在线监测电池组容量,能随时给出电池组整个系统 的剩余容量。 (11) 系统低功耗 能够根据BMS系统的实际情况,接通或关闭子系统的电源;在判断均衡完 成的基础上,能进入自关闭的超低功耗模式。 (12) 单体电池电压测量 通过模拟测量电路,实时测量每节单体电池电压,供BMS系统进行分析。 单体电池电压测量精度土 5mV0 (13) BMS系统内部多点温度测量 通过模拟测量电路,实时测量BMS内部温度,供BMS系统进行分析和热均 衡控制。温度测量范围一40〜+125°C;温度测量精度土0. 5°Co (14) 热均衡功能 采用开放式风冷,通过对内部温度的分析,与整车空调一体化,进风和排风 控制散热风扇,保证BMS系统内部的温度均衡。每个电池包保证4个温度探点. 5.2电池管理系统原理 六、机械结构 电池组由后座椅电池组(55串)和行李箱电池组(40串)两个部分组成, 其中行李箱电池分为上下两层,上层为电器箱,内部安装电池管理系统BMS, BMU, 高压接触器、保险丝、维修开关等;下层为45串电池组。后座椅电池布置在后 座椅下面,类似传统内燃机车的油箱位置,行李箱电池布置在行李箱内部,类似 于传统内燃机车备胎位置,如图2所示。两个电池组均采用托盘式设计,利用托 盘将电池组固定车身上,固定方式为螺栓连接,行李箱电池组和后备箱电池组机 械结构如图3、图4所示: 图2电池