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电池控制系统到底是如何工作的?别克电池包内部细节曝光

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发布:liuxianglong 来源: 李佳晋 电驹
PostTime:25-6-2018 22:00
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时下的汽车行业,弯道超车的概念很火,以致于很多人会以为中国是最先发展电动汽车的。

以下为文章全文:(本站微信公共账号:cartech8)


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时下的汽车行业,弯道超车的概念很火,以致于很多人会以为中国是最先发展电动汽车的。其实通用公司早在上个世纪就投入了大量的财力物力研发电动汽车。前几天电驹参观了通用汽车位于上海金桥的动力电池中心,彻底拆解了别克Velite 6(一款即将上市的插电式混合动力汽车)的电池包,还仔细地观察了其生产线,并与工程师进行了深入的交流,下面电驹以别克为例,为大家介绍一下电池包的BMS和热管理系统。

通用汽车与电动技术

1987年的时候通用的电动汽车就已经技压群雄,以压倒性的优势夺得了在澳大利亚举行的”World Solar Challenge"比赛冠军。随后,通用的工程师于九十年代到世纪之交时研发出了民用电动汽车Impact和EV1,但是通用方面却没有将电动汽车大规模推广,甚至主动取消了生产计划。

电池控制系统,别克电池

通用当时做出这样决定的原因是加州空气资源管理委员会拟出台法规,规定汽车厂家必须出售一定比例的零排放车型,否则将面临巨额罚款。通用汽车为了顾及在传统汽油车领域的利益,把很多电动技术雪藏了,因为他们担心“通用的电动汽车技术太超前,过早推向市场会促使加州政府出台更严苛的排放法规,影响燃油车的销量和利润”。

当然,历史只代表过去的辉煌。通用汽车如今在电池领域水平如何?下文将从电芯、电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM,简称BMS)、热管理系统三个角度介绍。

电芯10年衰减率小于20%

工程师介绍,别克目前电芯的供应商是LG和日立,但考虑到国内新能源补贴政策,别克正考虑引进国内的电池制造商。但无论是哪家供应商,电芯均要满足别克的标准:3750个充放循环的容量保持率要高于80%。也就是意味着车主每天进行一次完整的充放电,10年后电芯的容量不得低于80%。

电池管理系统

对于锂电池组来说,电池管理系统是不可或缺的,是维持电池组正常运行的必要条件。BMS的技术含量不低,一套好的BMS系统可以保障电池在生命周期内工作状态良好,如果BMS水平不过关,电池组容量提前大幅衰减甚至挂掉都是大概率事件。

BMS这么重要,究竟是起什么作用呢?以别克Velite 6的BMS为例,它可以实时监测和管理每一片电芯的状态,包括电压、电流、温度。


电池控制系统,别克电池

Velite 6的BMS装有VITM模块,可以对每一片电芯电压的监测精确到千分之一伏,同时对温度、充放电电流等进行精确监控,从而让车辆对电池剩余电量和剩余行驶里程进行精确的估算。别克的工程师说道,大家的手机用一段时间后经常会出现低电量自动关机,有时甚至从10%就突然关机了,这种现象在汽车上是绝对不允许出现的——别克要求在生命周期内对剩余电量、里程等信息进行精确估算。

除了对电池监控之外,Velite6的BMS集成的继电器系统和柔性电路板,可以对电池进行智能控制。一旦某片电芯的电压出现异常,管理系统会通过继电器对其进行“特殊照顾”,直至恢复正常。

电池控制系统,别克电池

如果某个电芯的电压相对较高,系统可以对其优先放电;充电时,如果某个电池先充满,会造成过充,形成安全隐患,系统会对每一颗电池进行监测,用大小不等的电流为每一颗芯充电,保证所有电芯同时充满。

一旦出现极端情况,比如某片电芯彻底损毁,Velite6的BMS可以“屏蔽”掉这颗电芯,从而使整个电池包仍然可以正常工作,虽然代价是电压和容量会有所下降(少了一颗电芯的必然结果),但总比“一芯有难,全家围观”要强不少。

“毛细血管”热管理系统

BMS负责对电池的温度进行监测,但调节的过程则由热管理系统来完成。以别克VALLITE 6为例,整个电池包由104片电芯串联而成,配备了通用自主研发的热管理系统,采用液冷方式控制电池组的温度,每一片电芯都与充满冷却液流道的嵌入式换热片紧紧贴合,从而系统可以从内部控制电池组的温度。

电池控制系统,别克电池

2片电芯+泡棉+换热片+框架组成Mini堆垛单元,26个单元组成一个模组,两个模组连接封装后成为电池组总成。固定电芯的框架有两处黑色胶圈,分别与换热片的进水口和出水口相连,26个框架的安装好后,通过胶圈的密封会形成一条密闭的水道,一进一出形成水回路,并与主散热器、压缩机、加热器等制冷或者制暖设备相连,从而实现对冷却液温度的精确控制,进而完成对电池内部温度的控制。

电池控制系统,别克电池

热按理系统会根据需要,为冷却液进行被动散热、强制散热、或者加温。如果电池内部温度不是特别高,冷却液会流经机舱内部的主散热器进行被动散热,如果电池大功率放电导致电池内部温度快速升高,系统会使用压缩机为冷却液进行强制降温;如果冬天电池需要升温时,位于电池包内入水口处的加热器则会自动启动。

电池控制系统,别克电池

通过上述机制,别克Velite6的电芯温度可以常年保持在10-35度之间。据通用方面介绍,“这套换热使电池组散热循环能够精准分布到每个电芯单元进行冷却,确保整片电芯温差控制在2℃以内,有效保证了电芯的一致性。同时,其工作温度范围宽达-30℃~55︒C,环境温度适应性领先业界。”

通过各个细节的拆解,相对大家对于电池包内部的结构有了更充分的认识。如果您还有什么疑问,欢迎您在下方留言,电驹会第一时间为您解答哦。

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3 发表评论
引用 Robbin59240 13-7-2018 16:40
学习学习
引用 雾化雨落 9-7-2018 16:38
学习学习
引用 花落谁家129 4-7-2018 11:37
感觉好领先

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