电动汽车动力电池系统设计规范03汇编Word格式文档下载.docx

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GB/T18384.12001电动汽车安全要求第1部分:

车载储能装置

GB/T18384.22001电动汽车安全要求第2部分:

功能安全和故障保护

GB/T18384.32001电动汽车安全要求第3部分:

人员触电防护

GB/T18487.1-2001电动车辆传导充电系统一般要求

GB/T19596-2004电动汽车术语

GB-T2423.17-1993盐雾试验方法

GB-T2424.1-2005高温低温试验导则

GB 

T 

17619-1998机动车电子电器组件的电磁辐射

QC/T413-2002汽车电器设备基本技术条件

QC/T743-2006电动汽车用锂离子蓄电池

QC/T417.1-2001车用电线束插接器（第1部分定义，试验方法和一般性能要求）

QC/T417.3-2001车用电线束插接器（第3部分单线片式插接件的尺寸和特殊要求）

QC/T417.4-2001车用电线束插接器（第4部分多线片式插接件的尺寸和特殊要求）

QC/T417.5-2001车用电线束插接器（第5部分用于单线和多线插接器圆柱式插接件尺寸和特殊要求）

QC/T238-1997汽车零部件的储存和保管

QC/T625汽车用涂镀层和化学处理层

JBT11141-2001锂离子蓄电池模块箱通用要求

ISO7637道路车辆-传导和耦合的电气骚扰

ISO12405-2《电动道路车辆-锂离子电池组和电池系统的测试规范》

SAEJ1797reaffirmedJUN2008

SAEJ1939汽车现场总线协议

4.术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

4.1电池包

电池包是一种能量储存装置，包括单体电池，单体电池的组合，单体电池电子部件，高压线路（可含接触器）和过流切断装置（包含电子连接装置），冷却、高压、辅助低压、通信接口，所有的器件通常都安装于一个电池箱体内。

4.2电池系统

电池系统是一种能量储存装置，由一个或多个电池包以及电池管理（控制）系统组成。

4.3电池系统标称容量

电池系统标准充电后标准放电，标准放电的容量为电池系统的标称容量。

4.4电池系统标称能量

电池系统标准充电后标准放电，标准放电的电量为电池系统的标称能量。

4.5电池系统标称电压

电池系统标准充电后标准放电，标准放电的电量比标准放电的容量为电池系统的标称电压。

4.6电池系统SOC

电池系统的荷电量与电池系统标称容量的比值。

4.7标准环境状态

温度为20--25℃，湿度为70～90%相对湿度。

4.8标准充电

标准环境状态下，电池系统以1I3（A）电流放电，至电池系统自动终止或发出充电终止命令停止放电，静置1h。

然后在标准环境下以1I3（A）电流充电，至电池系统自动终止或发出充电终止命令停止充电，静置1h。

4.9标准放电

标准环境状态下，以1I3（A）恒流对电池系统进行放电，电池系统自动终止放电或发出终止放电命令停止放电。

4.10电池系统能量密度

电池系统所储存的能量与电池系统质量的比值。

4.11充电速率

电池系统SOC从10%充电到90%所需的时间。

4.12电池系统储能效率

电池系统释放出的电量与电池系统储存对应的充入电量的比值

5.设计要求

5.1整体要求

5.1.1基本技术要求

1）电池箱内所有连接线阻燃和耐火性能需满足GB/T19666-2005的要求。

2）电池箱的标识和铭牌明晰，正确，应组装在第一观赏面处，人接触时应清楚可见；

标识应符合GB/T18384.1中4.1条的要求。

3）电池箱的外观、尺寸及材质要满足JBT11141-2011的要求

4）动力连接线应符合GB5013.1-1997和GB5023.1-1997的要求。

5）低压控制线路、采集线路的连接器应满足QC/T417.1-2001、QC/T417.3-2001、QC/T417.4-2001的要求。

6）低压控制线路、采集线路的线束应符合QC/T417.1-2001的要求，材料要求应符合QC/T413-2002的要求。

7）防水、防尘及安全防护等级应满足JBT11141-2011和GB/T18384.3中的要求。

8）单体电池及模组应满足QC/T743的要求，并且具有国家认可的第三方检测机构的报告。

5.1.2规格要求

总电压：

330～360V。

总容量：

>

75Ah。

5.1.3电性能要求

表1电性能要求

序号

项目

指标

电池系统性能参数

1

单体型号

ISR193765AE-5.3Ah

2

动力电池总成能量

33.4kwh

3

动力电池总成标称电压

350V

4

动力电池总成标称容量

95.4Ah

5

单体电压/容量

3.8V/5.3Ah

6

电池成组方案

18并92串

7

电池系统能量密度

≥80Wh/kg

8

电池系统电压工作范围

最低电压≥298，最高电压≤394V

9

电池系统工作温度

充电温度：

（-5℃～45℃）,

-5～0℃时，充电电流≤0.1C;

0～10℃范围内充电电流≤0.3C

放电：

-20°

C~60°

C

10

工作时的温度均匀性

≤10℃

11

电池系统充电能力

最大持续

3I3（A），30min（室温条件下）

12

电池系统放电能力

3I3（A）,持续；

4.5I3（A），10S

13

充放电效率

≥90%

14

荷电保持能力（30日）（环境温度20℃±

5℃，湿度≤85%）

≥95%

15

绝缘电阻出厂测试值

≥10MΩ

16

自放电

≤5%（月，常温常压）

17

实际可用容量

64Ah≤实际可用容量≤76Ah

18

0℃放电能力

放出的容量应大于实际可用容量的90%

19

-20℃放电能力

放出的容量应大于实际可用容量的70%

20

60℃放电能力

21

倍率性能

在20℃±

5℃下以4.5I3（A）恒流放电，放出的电量应大于实际可用容量的90%

22

储能效率

电池系统储能效率应大于90%

成组技术

23

电池系统一致性要求

单体电池容量差≤4%；

常温下单体电池静态压差≤0.05V（30%SOC）

24

抗振性能

符合汽车电气设备基本技术条（QC/T413-2002）的抗振性要求

25

防护等级

≥IP56

26

总重量

≤300kg

27

长时间搁置电量

30%SOC（每六个月对电池进行一次充放电，存储电压为3.2~3.35V）

28

运输

运输荷电态不宜超过50%，运输过程中不得受剧烈机械冲撞、暴晒、雨淋。

5.1.4安全要求

单体蓄电池应满足QC/T743的5.1.11安全性要求；

蓄电池模组应满足QC/T743的5.2.7安全性要求。

5.1.5低温充电加热

低温充电加热方案：

加热功率小于1000W，加热模块供电来源于充电机。

5.2电池管理系统设计要求

5.2.1电池管理系统基本功能

1）数据采集功能，实时采集总电压、总电流、单体电压、温度等电池状态信息；

2）绝缘检测功能，实时检测高压正、负极端对电底盘之间的绝缘电阻；

3）电流和功率估计功能，根据温度、SOC和单体电压估计电池最大充放电电流和功率；

4）电池荷电状态（SOC）估算功能；

5）均衡功能，均衡电流≥100mA；

6）热管理功能；

7）两个或两个以上的CAN通信接口；

8）能通过在不拆开电池箱的情况下进行参数修改、标定及软件升级；

9）故障诊断功能，包括温度、电压、电流、绝缘、接触器状态、保险丝、传感器、通信等；

10）电池系统安全管理功能，包括过充、过放、过流、绝缘失效、过热、压差、温差等保护；

11）故障实时告警功能，故障按紧急程度分为三级。

报警级别顺序定义应统一为从低到高，即一级为最低级别报警，越往上警示级别越高；

5.2.2电池管理系统基本技术指标

表2电池管理系统基本技术要求

技术指标

1.

工作电源

12VDC，范围9-18V

2.

工作功耗（W）

额定功耗≤5W

3.

电压采样

（单体）精度±

10mV，范围2～5V，采样周期≤100ms

（总电压）精度±

1%FS，范围10～500V，采样周期≤100ms

4.

电流采样

精度±

2A，范围±

200A，采样周期≤100ms

5.

温度采样

1℃，范围-30～90℃，采样周期≤200ms，采样点数>

12，采样点位置：

温度采样点均匀布置。

6.

SOC估算精度

<

8%

7.

均衡功能

均衡电流不小于100mA

8.

热管理功能

电池温差小于10℃

9.

抗干扰和可靠性

满足国家相关标准GB/T17619-1998

10.

CAN通讯

CAN2.0B，支持J1939协议。

11.

工作温度

-25~75℃

12.

充电协议

满足“GB/T27930-2011电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议”。

13.

CAN接口

≥2路

14.

电池管理系统编码

电池管理系统具备唯一编码。

5.2.3电池管理系统保护条件及动作参数

表3：

故障策略

电池

报警值

恢复值/恢复方式

对应整车故障等级

1

温度

过高

一级故障

40℃

38℃

2

二级故障

45℃

43℃

3

三级故障

55℃

重新

上电

4

过低

0℃

1℃

5

-5℃

6

-20℃

7

单体电压

4.0V

3.95V

8

4.1V

4.05V

9

4.15V

10

3.3V

3.35V

11

3.2V

3.25V

12

3.1V

13

总电压过

高

384V

381V

14

393.6V

390.6V

15

398.4V

16

总电压过低

316.8V

320V

17

307.2V

310.2V

18

297.6V

19

SOC过低

30%

32%

20

15%

17%

21

0%

2%

22

单体压差过大

400mV

390mV

23

600mV

590mV

24

温差

过大

10℃

8℃

25

15℃

13℃

25℃

小于22℃

26

充电电流过大

75A

70A

/

27

-5～0℃，0.1C；

0～10℃，0.3C；

1.3C（室温）

28

放电电流过大

95A

90A

29

168A

30

绝缘电阻过低

1000Ω

1020Ω/V

31

500Ω

520Ω/V

32

100Ω

33

内部CAN通讯故障

所有ID帧丢失

34

电压采集故障

电压采集硬件错误

错误

消失

35

电流采集故障

电流采集硬件错误

36

温度采集故障

温度采集硬件错误

37

5.2.4环境适应性

1）过电压运行

满足QC/T897-2011中4.2.6的要求。

2）欠电压运行

满足QC/T897-2011中4.2.7的要求。

3）高温运行

满足QC/T897-2011中4.2.8的要求。

4）低温运行

满足QC/T897-2011中4.2.9的要求。

5）耐高温性

满足QC/T897-2011中4.2.10的要求。

6）耐低温性能

满足QC/T897-2011中4.2.11的要求。

7）耐温度变化性能

满足QC/T897-2011中4.2.12的要求。

8）耐盐雾性能

满足QC/T897-2011中4.2.13的要求。

9）耐湿热性能

满足QC/T897-2011中4.2.14的要求。

10）耐振动性能

满足QC/T897-2011中4.2.15的要求。

11）耐电源极性反接性能

满足QC/T897-2011中4.2.16的要求

12）电磁辐射抗扰性

满足QC/T897-2011中4.2.17的要求。

5.3、通讯协议设计要求

5.3.1通讯格式协议

应用层协议遵循SEAJ1939规范，其与CAN协议的29位对应关系如表4所示。

表4CAN协议的29位对应关系

ID

CAN

2.0B

J1939

P

保留位

数据页

PF

PS

SA

通讯速率：

250kbps，CAN信息采用intel格式。

5.3.2网络拓扑图及节点分配

网络拓扑图见图1所示，节点地址分配表见表5所示。

图1网络拓扑图

网络拓扑说明：

1）整车CAN1终端电阻分别加在电机控制器和整车控制器

2）充电CAN2终端电阻分别加在电池管理系统和直流充电机

表5址分配表

地址列表

名称

地址

电池管理系统（BMS）

CAN1:

0xA9

CAN2:

0xF4

直流充电机（DCCH）

0x56

DCDC

0xA8

电机控制器（MCU）

0xA7

整车控制器（VCU）

0xA6

车载充电机（ACCH）

0xA1

5.3.3协议信息

1）通讯规范

2）数据链路层协议遵循J1939规范，其与CAN2.0B协议的29位对应关系如表1-1所示。

表6CAN协议的29位对应关系

CAN2.0B

R

DP

说明：

通讯波特率为250Kbps，CAN信息采用intel格式

3）网络拓扑图及节点分配

网络拓扑图见图2所示，节点地址分配表见表7所示。

图2网络拓扑图

整车CAN1终端电阻分别加在电机控制器和整车控制器

充电CAN2终端电阻分别加在电池管理系统和直流充电机

车载智能终端暂定只接入CAN1，充电时相关数据由充电机发给智能平台

表7节点地址分配表

4）报文格式

1）ID:

0x1823A1A9

OUT

IN

周期（ms）

BMS

ACCH

500

数据

位置

数据名

BYTE0

最大允许充电端电压低字节

0.1V/bit；

偏移量：

BYTE1

最大允许充电端电压高字节

BYTE2

最大允许充电电流低字节

0.1A/bit；

0

BYTE3

最大允许充电电流高字节

BYTE4

控制

0：

充电机开启充电1：

电池保护充电机关闭输出

BYTE5

工作模式

充电模式1：

加热模式

BYTE6

保留

BYTE7

注：

“加热模式”，即关闭反接保护。

此时充电机不管模拟电池开或关都能在电子负载上工作

BYTE4:

标识

描述

bit0

充电机状态

00：

充电机开启充电01：

bit1

bit2

bit3

bit4

bit5

bit6

bit7

BYTE5:

充电机工作模式

充电模式01：

2）ID:

0x1830A9A1

48

输出电压低字节

输出电压高字节

输出电流低字节

输出电流高字节

状态标志STATUS

硬件故障

正常1：

充电机温度

充电机温度过高保护

输入电压

输入电压正常1：

输入电压错误，充电机停机

启动状态

充电机检测到电池电压进入启动状态，1：

关闭状态（用于防止反接）

通信状态

通信正常1：

通信接收超时（5s未收到电池报文关闭输出）

3）ID:

0x0800A6A9

VCU

50

电池故障1

电池故障2

电池故障3

电池故障4

电池故障5

电池故障6

BYTE0:

总电压过高3级报警

故障

总电压过低3级报警

绝缘值过低3级报警

SOC过低3级报警

单体电压过低3级报警

单体电压过高3级报警

温度过低3级报警

温度过高3级报警

BYETE1: