新能源汽车电池技术浅析之 比亚迪e5动力电池

比亚迪e5动力电池

比亚迪e5动力电池

二、锂电池技术

目前，越来越多的传统式混合动力汽车、插电式与纯电动汽车都采用的是锂离子蓄电池。锂离子蓄电池是上世纪90年代发展起来的高容量可充电电池，比镍氢电池发展的更晚，其能量大于氢镍电池，能存储更多的电能量，而且具有循环寿命长、自放电率小、电池无记忆效应和不污染环境等优点。其主要研究集中在大容量、长寿命和安全性三个方面，成为当前能量存储技术的热点。

虽然其从1970年诞生至今时间并不算长，但凭借能量密度高、循环使用寿命长等特点迅速占据了新能源汽车电池市场的绝大部分江山。如今，在售新能源汽车配备的锂电池主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池两种，且这两种电池在自身特点上存在显著差异，因此我们将对其进行细致的讲解与对比。

1.磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，电池负极是石墨，中间是聚乙烯或聚丙烯材料制成的隔膜板，电池中部的上下端间装有有机电解质，锂离子的电解质是由有机溶剂和锂盐组成，对人体组织具有腐蚀性，并且可燃，外壳由金属材料密封，图2所示为比亚迪e5磷酸铁锂电池组安装位置。

图2 比亚迪e5动力电池组安装位置

(1)外部特征

比亚迪e5动力电池系统最重要的外部特征是：高电压导线或高电压接口和12V 车载网络接口，布置在整车地板下面，电量为47.5k Wh。

动力电池组的密封盖一般通过几十个螺栓加密封胶以机械方式与托盘连接在一起。在动力电池组上密封盖上一般粘贴有几个提示牌，如一个型号铭牌和两个警告提示牌。型号铭牌提供逻辑信息(例如电池参数标签和电池编号)和最重要的技术数据(例如额定电压)。两个警告提示牌提醒注意动力电池组采用锂离子技术且电压较高以及可能存在的相关危险。图3为动力电池组上提示牌的安装位置、检验报告和托盘螺栓固定力矩。

图3 比亚迪e5动力电池组密封盖上的提示牌

在动力电池组上带有一个2芯高电压接口，动力电池组通过该接口与高电压车载网络连接，如图4所示。

图4 比亚迪e5动力电池组高电压接口

围绕高电压导线的两个电气触点还各有一个屏蔽触点。这样可使高压电缆屏蔽层(每根导线各有一个屏蔽层)一直持续到动力电池组密封盖内，从而有助于确保电磁兼容性EMV。

新能源汽车基本都会在整车的关键连接部件上都使用低压互锁电路，图5所示为比亚迪e5主要部件内的互锁电路。

图5 比亚迪e5互锁电路

互锁电路是一种低压电路，在被断路时向控制模块发出信号，或者当动力电池组的维修开关被部分或完全拆下时主动断开电路。然而，维修开关上的互锁电路通常并不是汽车上唯一的互锁电路，比如说在高压电缆连接插头处或保护盖上也有互锁电路。这样做的目的是确保在高压系统某部分被断接或暴露的情况下，车辆高压系统能够立刻断开(READY为OFF)。有些车辆还会采用这样的这计：只有互锁电路断开，同时车辆以小于每小时几英里的速度行驶或者停车时，汽车才会断电。

12V车载网络接口为集成式控制单元提供电压、总线信号、传感器信号和监控信号，如图6所示。

图6 比亚迪e5动力电池组低电压接口

直流高压电缆组件由两根绝缘的高压电缆组成，用来连接混合动力汽车或纯电动汽车的动力电池组和汽车的变频器。由于大部分高压电缆都位于汽车底盘下(夹在动力电池组和底盘之间)，因此它能受到很好的保护，避免碰撞到路面带来的损坏。而纯电动汽车和一些插电式车辆安装的电池组要大得多，往往要延长到几乎车辆前部的位置，所以其高压电缆通常也会相对混合动力汽车中的短一些。比亚迪e5电池高压电缆从电池端输出，高压电控总成端输入，如图7所示。

图7 比亚迪e5电池高压电缆

(2)内部结构

比亚迪e5电池组内部结构由：电池模组、动力连接片、连接电缆、电池采

样线、电池组固定压条，密封条等组成，如图8所示。

图8 比亚迪e5电池组内部结构

集器、采磷酸铁锂电池的单体电池标称电压是 3.2V，充电终止时的最高电压为3.6V，最大放电的电压为2.0V。如图17所示，比亚迪e5由13个模组串联组成，总电压为633.6V，容量为75Ah；电池组高压接口在1#电池负极、13#电池正极。13号模组在1号的上层，12号模组在11号的上层，6、7、8号模组分别在5、4、9号的上层。

图9 比亚迪e5电池模组结构

比亚迪e5使用电池信息采集器BIC监控电池组传感器测量的数据和电池性能。通常情况下，数据被报告给电池管理器BMS，然后BMS根据工作条件和驾驶员的需求命令电池进行相应的充电或放电。

如果出现了单体电池、电池模组或部分电路的电压变得不平衡，部分带充电系统的电动还可以用BIC来帮助进行电池电压均衡。BIC的安装位置(图10)，其主要是进行电压、温度和通讯信号的采集。

图10 比亚迪e5电池模组BIC

比亚迪e5动力电池组内部含有4个接触器(影响电池组是否可以串联)和2个保险：2个分压接触器和保险(6号和10号模组内部各一个)，1个正极接触器(13号

模组内部)，1个负极接触器(1号模组内部)，如图11所示。分压接触器在电池模组内部，无法单独拆卸。只可以通过插头施加电压进行间接判断。

比亚迪e5接触器