电动汽车动力电池系统设计规范03.docx
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电动汽车动力电池系统设计规范03
动力电池系统设计规范
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前言
本规范规定山东省普天新能源汽车（山东）有限公司开发的专用车辆时的线束设计规范。
本规范由安徽天康特种车辆装备有限公司产品开发部提出。
。
本规范由安徽天康特种车辆装备有限公司批准。
本规范主要起草人：
李劲松
本规范于2015年8月首次发布。
电动汽车动力系统设计规范
1.概述
动力电池系统是电动汽车的重要组成部分，为电动汽车驱动提供能量来源。
由于电池系统是高电压高能量密度产品，在设计电池系统时，主要从箱体设计、电池成组设计、电池安全、以及电池管理系统设计等方面进行。
2.设计原则
动力电池系统设计以满足车辆动力要求为前提，同时从电池系统自身内部结构和安全设计、电池管理等方面进行设计，主要包括以下几个部分：
（1）电池箱外观尺寸：
电池箱体尺寸主要根据车辆提供的电池安装空间进行设计，并且要考虑到接插件和机械连接部位的尺寸影响。
电池箱内部尺寸，主要从整体设计考虑，从电池的排布、线束的排布以及电池管理系统尺寸位置、热管理系统尺寸及位置等方面进行设计。
电池箱的外观设计主要从材质、表面防腐蚀、绝缘处理、产品标识等方面进行设计。
（2）电池性能参数：
电池系统参数，比如电压平台、额定容量、额定能量、最大可持续放电电流、瞬间峰值放电电流、瞬间峰值充电电流等，在设计时要根据车辆的动力参数和要求进行匹配。
（3）电池管理：
动力电池系统管理主要通过电池管理系统完成。
通过制定电池的充放电策略、温度管理策略、报警策略等实现对电池系统的管理。
（4）整车对电池系统的管理：
通过整车控制器与电池管理系统的通信进行电池系统的管理。
具体通过制定通信协议完成
3.参考引用标准
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T2900.11电池术语原电池和蓄电池
GB5013.1-1997额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆第一部分：
一般要求
GB5023.1-1997额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆第一部分：
一般要求
GB/T19666-2005阻燃和耐火电线电缆通则
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
最大持续
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
放出的容量应大于实际可用容量的90%
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
序号
项目
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
精度±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
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