搜狐|续驶500km的电动汽车动力电池系统如何设计？( 二 )
同时 ， 为了兼顾不同整车厂不同车型的布置需求 ， 单体电池尺寸设计要做到通用性和标准化 。
2.单体电池类型选择依据
相比铅酸蓄电池、镍氢电池 ， 锂离子电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、自放电率低等优点 ， 并且具有使用电压范围宽、无记忆效应、环境友好等特点 ， 是主流的电动车辆动力电池类型 。
主要考虑因素如下：
1）不同类型电动车辆对动力电池需求的差异性 。
2）不同电化学体系电池的优劣势 。 磷酸铁锂LiFePO4/C、镍钴锰三元NCM/C、锰酸锂LMO/C等均不相同 。
3）不同结构动力电池自身的差异性（圆柱形、方形硬壳、软包等） ， 包括电化学电气性能、安全性、技术和工艺成熟度、成本价格等 。
动力电池系统设计示例
1. 纯电动乘用车系统参数和方案设计
某综合工况条件下达到500km续驶里程的纯电动乘用车 ， 百公里耗电量约15kW·h 。 为其设计的动力电池系统性能参数见表1 。
本文插图
动力电池系统总能量约为75kW·h ， 可用能量约为67.5kW·h 。 整车选用的电动机和电动机控制器额定工作电压约为400V ， 则电池系统总容量为
电池系统总容量=总能量/电池系统额定电压
75 000Wh/400V=187.5A
进而推算出单体电池串并联方案 ， 见表2 。 电池系统质量能量密度=总能量/总重量=166Wh/kg ， 因此应选用具有高能量密度的三元体系锂离子动力电池 。
本文插图
单体电池额定电压3.65V ， 则：
单体电池串联数量=电池系统额定电压/ 单体电池额定电压=400V/3.65V=109.6≈110
单体串联方案及系统电压参数见表3 。
本文插图
电池系统峰值功率与总能量比值（P/E）约为3 ， 所以应选用偏能量型的单体电池 。 以系统集成效率约为70%计算 ， 单体电池的比能量应不小于237Wh/kg 。
按电池系统使用寿命（10年或24万km）和循环寿命 (1 500次）要求 ， 选用的单体电池循环寿命应不小于1800次 。
由于续驶里程需求的差异性及相关政策驱动等因素影响 ， 整车的纯电续驶里程不尽相同 ， 例如400km、500km、600km等 。
系统的总容量、单体电池的容量设计和系统串并联方案见表4 。
本文插图
2. 插电式混合动力乘用车系统参数和方案设计
某综合工况条件下达到80km续驶里程的插电式混合动力乘用车,百公里耗电量约20kW·h ， 为其设计的动力电池系统性能参数见表5 。
本文插图
电池系统峰值功率与总能量比值（P/E）约为6.5 ， 所以应选用偏功率型的单体电池 ， 按系统集成效率约为70%计算 ， 则单体电池的比能量应不小于205Wh/kg 。
按电池系统使用寿命（10年）和循环寿命（3000次）要求 ， 选用的单体电池循环寿命应不小于4 000次 。
由于不同用户群体需求的差异性及政策驱动等因素 ， 整车纯电续驶里程也存在不同设计需求 ， 例如60km、80km、100km、120km等 。 系统的总容量、单体电池的容量设计和系统串并联方案见表6 。
本文插图
结语
通过将整车动力需求、续驶里程需求、国标要求等信息作为动力电池系统设计输入 ， 结合理论计算 ， 完成电池系统参数制定、串并联方案设计、单体电池类型及容量选型等工作 。 并以纯电动汽车、插电混动汽车为例 ， 给出了两类动力电池系统的正向设计思路及方法 。 对于提高电池系统设计效率、提升整车动力匹配性具有指导意义 。
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