鉅大LARGE | 點擊量:3171次 | 2018年10月06日
動力電池PACK總成組成系統有哪些
在講動力電池PACK制造技術之前,我們可以簡單了解下,動力電池PACK總成由哪些系統組成,每個系統又由哪些零件組成?
目前,汽車用動力電池基本上由以下5個系統組成:
1)動力電池模塊;
2)結構系統;
3)電氣系統;
4)熱管理系統;
5)BMS;
為了讓大家更直觀的了解電池PACK,以奧迪A3Sportback-etron混合動力車的PACK為例。
因為新能源動力電池這個圈子太小,筆者自家的電池PACK就不(害)要(羞)秀了。
因此,在產品開發前期,E-BOM中的零件層級就是按照上述幾個系統分類的。
說到E-BOM,筆者簡單講解下E-BOM和M-BOM兩者的區別(很多工程師分不清)。
1)E-BOM:Engineer-Billofmaterial工程零件清單,主要是產品設計部門將總成做成爆炸圖,且炸到零件的最小層級,然后將子零件進行分類后逐一編制零件號,最后形成的一張清單。
一般公司工程部都有專門的E-BOM工程師,因為產品零件由于各種原因(比如產品質量改進,VAVE等),經常需要更改零件號,維護零件狀態,并告知相關部門,因此需要專門的工程師來維護E-BOM。
2)M-BOM:Manufacture-Billofmaterial制造零件清單,主要是制造部門根據現場的總成裝配情況,確定需要哪些實物零件(參考E-BOM中的零件),然后將實物零件進行匯總,形成的一張清單。
通常M-BOM由工藝工程師來負責編制,維護及更新。物流部門的物料拉動是根據M-BOM來拉動的。
M-BOM來源于E-BOM,但是不等同于E-BOM。
說到這,估計有的人還是有點懵。別急,筆者拿模組舉個栗子之后,就清楚了。
總而言之,E-BOM關注的是產品設計結構中的零件,而M-BOM關注的是制造現場的實物。以上述模塊系統為例,在E-BOM中其實是有4個零件,4個零件號,但是如果模塊系統全部由模塊供應商供應,那么在M-BOM中就只有1個總成零件,1個零件號。如果上述的CMU和螺栓均是在電池PACK工廠完成裝配,那么PACK的M-BOM中就有3種零件,3個零件號。
不多扯了,有點跑題了?;氐奖疚牡恼}。
1)動力電池模塊系統
這個不用多說,如果把電池PACK比作一個人體,那么模塊就是“心臟”,負責儲存和釋放能量,為汽車提供動力。
2)結構系統
結構系統主要由電池PACK上蓋、托盤、各種金屬支架、端板和螺栓組成,可以看作是電池PACK的“骨骼”,起到支撐、抗機械沖擊、機械振動和環境保護(防水防塵)的作用。
3)電氣系統
電氣系統主要由高壓跨接片或高壓線束、低壓線束和繼電器組成。高壓線束可以看作是電池PACK的“大動脈血管”,將動力電池系統心臟的動力不斷輸送到各個需要的部件中,低壓線束則可以看作電池PACK的“神經網絡”,實時傳輸檢測信號和控制信號。
4)熱管理系統
熱管理系統主要有4類:風冷、水冷、液冷、相變材料。以水冷系統為例,熱管理系統主要由冷卻板,冷卻水管、隔熱墊和導熱墊組成。熱管理系統相當于是給電池PACK裝了一個空調。
有的人會問,為什么電池需要熱管理系統?其實很簡單,因為電池充放電的過程實際上就是化學反應的過程,化學反應會釋放大量的熱量,需要將熱量帶走,讓電池處于一個合理的工作溫度范圍內,以提高電池的壽命和可靠性。
5)BMS
BMS:Batterymanagementsystem電池管理系統,可以看作是電池的“大腦”。主要由CMU和BMU組成。
CMU:CellmonitorUnit單體監控單元,負責測量電池的電壓、電流和溫度等參數,同時還有均衡等功能。(上圖的模組圖片右端的綠色電路板即CMU)。當CMU測量到這些數據后,將數據通過前面講到的電池“神經網絡”傳送給BMU。
BMU:BatterymanagementUnit電池管理單元。
負責評估CMU傳送的數據,如果數據異常,則對電池進行保護,發出降低電流的要求,或者切斷充放電通路,以避免電池超出許可的使用條件,同時還對電池的電量、溫度進行管理。根據先前設計的控制策略,判斷需要警示的參數和狀態,并且將警示發給整車控制器,最終傳達給駕駛人員。
順帶說下:
為什么Tesla短短幾年就能站在新能源汽車行業的巔峰?其出身既非電池生產商,又不是傳統汽車生產商。很大的原因就在于其強大的軟件和電子工程團隊開發的BMS。
從新款沃藍達BMS架構看未來BMS發展趨勢
目前大部新能源車型,BMS架構采用主從結構,主板和從板的各自的功能基本同質化,想從功能上突出BMS的亮點,越來越困難,BMS必須走精細化管理才能在在這個白熱化市場堅持下來。
從板主要功能:
·cell單體電壓采集
·Cell單體溫度采集;busbar溫度采集
·均衡
·相關診斷功能
主板的主要功能:
·SOx估算
·熱管理
·繼電器控制及診斷
·絕緣檢測
·HVIL檢測
·電池保護
在youtube上一直關注weberstate的內容,最近更新了一個2018款沃藍達電池高壓系統的講解視頻,有很多有意思的內容,兩個多小時。個人對BMS的電氣系統比較感興趣,將其中的一些內容做了一個簡單的筆記。下面這個圖是Volt的BMS控制器,GM叫做BatteryEnergyControlModule(BECM)。GM的BECM有8個連接器,#1-6接入電芯采樣信號(2018款Volt電池包2p96s,采樣線路采用柔性線路板);#7連接器接入電流采樣信號及7個溫度采樣信號;#8連接器接入整車CAN,GMLine,12Vpower/Gound,鑰匙點火信號。
GM的這個BMS架構,將部分傳統BMS功能集成了HPCM中,如繼電器控制,絕緣檢測還有HVIL檢測等,BMS只保留了基本的功能,cell單體采樣,溫度采樣,電流采樣,SOx等功能。從這個視頻中,還沒有看到繼電器等高壓采樣信號是由BECM負責還是HPCM負責,這關系到繼電器粘連診斷,繼電器狀態確定等功能,不清楚GM是怎么處理這部分功能的。
站在更高的角度看,主機廠可以將不同的功能分配給不同的控制器,比如繼電器控制,可以分配給BMS也可以分配給整車控制器或者混和動力控制器,不同的主機廠集成能力不一樣,考慮問題的角度也不一樣。
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