知识目标:1、了解动力电瓶成组概念;2、了解动力电瓶成组电芯串并联选用原则。能力目标:能进行电瓶组并联与串联的选用估算。素养目标:1、培养中学生自主学习、查找资料、制定计划的能力;2、培养中学生具备从事车辆行业工作的职业素质。学习测量教学目标主要内容学习小结教学重点:动力电瓶成组串并联选用原则教学难点:动力电瓶成组串并联的估算学习测量教学目标主要内容学习小结1.动力电瓶成组必需要解决的问题2.动力电瓶成组电芯的串并联选用3.动力电瓶成组的硬件组成与电联接设计4.电瓶箱结构设计学习任务学习测量主要内容教学目标学习小结183Wh///kg一、动力电瓶成组必需要解决的问题1、几个概念:单体电瓶、电池模块、电池模组单体电芯模组电瓶组电瓶3个软包三元锂离子电芯并联,3个负极极耳激光点焊在一起,3个正极极耳激光点焊在一起,外部加上封框、保扰流板、电极螺丝,组成一个电板单体。两个电板单体串联激光点焊在一起成为模组三个电板单体串联激光点焊在一起成为模组一、动力电瓶成组必需要解决的问题2、电池成组要注意的问题单体电瓶并联、串联成组作为一个整体对外工作时要注意如下问题:(1)高压母线回路绝缘安全检查(全车高圧回路);(2)最高电流电芯、最低电流电芯,电芯电流一致性评价、SOC估算(3)母线电压、电压测量(充、放电过流测量控制);(4)正负母线充放电电路开闭控制(高压直流输出、充入);(5)正负母线熔断器开闭状态监测(主触点正确开闭检测);(6)电瓶充放电功率控制(充电恳求);(7)电瓶充电次数累计(估算电瓶寿命,健康情况);(8)预充电控制(控制上电浪涌电压,避免烧毁主熔断器触点、控制器电容);(9)电瓶容量SOC的测量估算;一、动力电瓶成组必需要解决的问题3、电池模组的设计与选用过程首先我们要剖析汽车设计的技术要求,按照时速、最高时速、最高时速持续时间、0—100km/h加速时间、整车质量kg、满载质量、最大爬坡度、迎风面积、用户需求的续驶里程、模拟风洞估算出的汽车风阻、轮胎变型阻力、坡道阻力、加速时驱动力等等设计数据及动力影响参数;因而估算出马达驱动扭矩和额定功率与最大功率,之后在从马达功率需求推断出动力电瓶的最大功率以及容量,从而选择电芯材料、规格,并联电芯数和串联的电瓶组数。
在按照汽车的结构规格,确定电瓶包的安装位置、定位及固定方案。二、动力电瓶成组电芯的串并联选用1、不同形状电瓶组的特征形状圆锥形圆形安全性安全阀双重保护,PTC泄气阀壳体保护耐压性较好通常组合容积形状标准外壳金属或塑胶外壳,改变较可制成各类大小电瓶散热性能良好通常工艺性成熟,便于手动化生产通常通常组合特性容积大,散热表面大容积小,工艺简单工艺简单,机械硬度应用领域广泛,动力类及消费类动力电瓶动力电瓶圆锥形电瓶组矩形电瓶组软包电瓶组二、动力电瓶成组电芯的串并联选用2、串并联电瓶组拓扑结构电瓶组典型的联接形式有先并联后串联、先串联后并联及混联。从电瓶组联接的可靠性,以及电瓶电流不一致性发展趋势和电瓶组性能影响的角度剖析,先并联后串联联接形式优于先串联后并联联接形式,而先串后并的电瓶拓扑结构有利于对系统各个单体电瓶进行检查和管理。二、动力电瓶成组电芯的串并联选用3、N个电板串并联特点(以电瓶为例,机型32650如何理解并联和串联,电流3.2V,容量5Ah,能量16Wh,电阻8mΩ)(1)N个电板串联特点总电流为N个电板电流之和如何理解并联和串联,V总=N3.2V;总容量保持不变,为单个电瓶容量,Q总=5Ah;总能量为N个电板能量之和,N8mΩ(2)N个电板并联特点总电流为单个电瓶电流,V总=3.2V;总容量为N个单体电瓶容量之N5Ah;总能量为N个电板能量之和,W总=N16Wh;总电阻的倒数为各单体电阻倒数之和,单体电阻一致时,推论:N个电板串联或并联构成的电瓶模组,其总电流为N个串联单体电瓶电流之和;总容量为N个并联电瓶容量之和;总能量为串并联中所有电瓶能量之和;三、动力电瓶成组的硬件组成与电联接设计1、动力电瓶模组尺寸规格(国家标准)序号外观规格(mm)~/~/119/130/9285~/163/177/200/216/240/255/~/90/110/140/197/225///~/29728~27,330~/275/~~注:所列规格范围参照蓄电瓶规格范围表3-2蓄电瓶模块规格系列三、动力电瓶成组的硬件组成与电联接设计2、动力电瓶模组的固定与联接动力电瓶模组规格确定后,须要考虑固定和联接。
无论是圆锥形、方形还是软包电瓶模组,实质都是使用一些结构件,把电芯通过串并联形式组合成模组。电瓶模组的固定和联接有两个作用,一方面是固定和联接电芯自身,使之成为一个整体,而且具备足够的机械硬度和挠度;另一方面是预留模组对外的联接、固定方法和位置。3、动力电瓶成组的电联接电瓶箱内主要有电流采集线,气温采集线,模块间通信线,电瓶箱通信线。四、电池箱结构设计电瓶箱体作为动力电瓶的载体,在动力电瓶安全及防护方面起着关键作用,因而电瓶箱的设计须要考虑多个方面的诱因,包括机械结构安全性,电安全性、防水防尘密封性能、通风散热及加热性能。1、电池箱设计要求碰撞安全性要求、绝缘与防水性能要求、通风与散热性能要求2、蓄电瓶标准箱尺寸规格国家标准GB/-2017(电动车辆用动力蓄电瓶产品尺寸规格)推荐了适用于电动商用车的蓄电瓶标准箱典型规格。3、具体设计上下箱体设计、支撑板设计、隔板设计、学习测量学习小结教学目标主要内容本次课我们主要学习了以下内容:1.动力电瓶成组必需要解决的问题2.动力电瓶成组电芯的串并联选用(重点、难点)3.动力电瓶成组的硬件组成与电联接设计4.电瓶箱结构设计学习小结学习测量教学目标主要内容1.电瓶成组要注意什么问题?2.电瓶成组的拓扑结构有什么?先并联后串联与先串联后并联各自有什么优势3.电瓶串联有哪些特点?电瓶并联有哪些特点?4.动力电瓶模组的固定联接从使用功能方面分为哪几类?5.在设计电瓶箱时要考虑什么要求?6.目前常见车型的动力电瓶都采用什么锂离子电瓶,各有何特7.已知18650型三元锂电池的单体最低工作电流为3V,最高电流为4.2V,请依照书中介绍的特斯拉电瓶组的情况,估算该电板包正常工作的电流范围。