20250624-驱动视界_北京_技术-汽车锂离子电池和PACK设计开发_40页_3mb

锂离子电池基本术语及特性

1. 电压术语

   • 开路电压（OCV）: 无负载时的电压，与剩余能量关联。
   • 工作电压（WV）: 有负载时正负极间电压，低于开路电压。
   • 放电截止电压（DCV）: 放电结束的电压，过放会损伤电池。
   • 充电限制电压（LCV）: 恒流转恒压的充电电压。

2. 电池容量

   • 容量单位：Ah/mAh，公式：C=It。
   • 分类：理论容量、额定容量（保证容量）、实际容量。
   • 影响因素：活性物质数量、利用率。

3. 内阻

   • 包括欧姆内阻和极化内阻，内阻越小性能越好。
   • 动态变化，随时间和条件改变。

4. 负载能力

   • 电池带动用电器工作的能力。

5. 其他术语

   • 内压: 充放电过程产生，密封电池关键。
   • 充电率/放电倍率: 表示电流大小，单位为C-rate/C。
   • 过充/过放: 损伤电池性能。
   • 充放电深度（SOC/DOD）: 表示电池电量百分比。
   • 自放电率: 月容量损失百分比。
   • 循环寿命: 容量降至80%时的循环次数，通常3000-5000次。
   • 能量密度/能量（Wh）: 单位质量/体积的能量，锂离子电池优势显著。
   • 记忆效应: 主要存在于镍镉电池，锂离子无此效应。

锂离子电池结构与工作原理

1. 电池结构

   • 正极、负极、电解质、隔膜。
   • 材料组合多样，例如钴酸锂、磷酸铁锂材料。

2. 工作原理

   • 充电：Li+从正极到负极，电子外部电路流动。
   • 放电：Li+从负极到正极，电子外部电路流动。

3. 性能方面

   • 常规性能：容量、电压、内阻。
   • 安全性能：过充保护、温度极端条件等。

电池包组成及设计

1. 电池包构成

   • 包括单体电池、汇流排、BMS（电池管理系统）、电池模组。
   • 模组设计以提升一致性和可靠性。

2. 电芯PACK工艺

   • 关键部件：塑料支架固定电芯，汇流排连接；焊接方式有内阻焊/激光焊/螺栓。
   • 一致性控制：通过BMS监测与均衡管理。

电动汽车动力电池需求与发展

1. 用户需求

   • 高效能充电（跑得远）、轻量化、快速充电、高经济性。
   • 快充需求、电池总量和延长续航。

2. 设计应对

   • 热管理系统：控制工作温度、降低衰减、提升一致性。
   • 安全设计：BMS开发体系、三级安全防护、限制因素。
   • 经济性：系统效率提升、降低成本、梯次利用回收。

功能安全与系统设计

• BMS开发流程：从概念到生产，考虑功能安全、软件硬件集成。
• 故障树分析(FTA)：用于电池漏电、绝缘不良等安全管理。
• 机械安全设计：防振动、压力测试、密封性。

总结

锂离子电池作为动力电池的重要代表，具备高能量密度、轻量化特性，广泛应用于电动汽车领域。其性能与循环寿命受充放电倍率、温度、一致性等因素影响。在电动汽车中，通过电池包的优化设计、热管理和安全性提升，来实现用户对续航、快速充电、经济性和安全性多重需求的满足。