本合集旨在深入剖析PACK设计相关技术,从基础理论到典型案例,提供干货满满、实用的独家电池包设计秘籍。???? 无论你是行业新手,还是资深从业者,这个合集都继续您提供满满的干货,感谢关注~
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对于新能源汽车来说,动力电池系统可以形象地看成是一支需要持续作战5~10年的军队,这支军队由各个不同职责的单位组成:
动力电池单体(电芯):如同作战单元士兵(基本作战任务:存储和释放电能),负责存储和释放电能,是军队的基石。
电池管理系统(BMS):如同司令部,负责接收指令、采集信息、计算决策、下达命令和保护。
热管理系统:如同后勤保障部门,负责加热或冷却,维持电池的最佳战斗状态。
传感器:如同侦察兵,负责采集信息。
线束和连接器:如同通信和运输系统,负责信息传递和电力输送。
其他组件:如同各类物资,虽非主要职能,但对系统性能有重大影响。
其中电芯就像战士一样,是军队的核心,下表是314Ah储能电芯的部分参数,相当于士兵的身份信息,这些术语、单位都是什么意思?今天带您一文解锁锂电池的核心概念!
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性能参数
(1)型号尺寸相关参数:
型号:例如LFP71174207,表示标称尺寸为宽(71mm)×长(174mm)×高(207mm)的方壳、磷酸铁锂电芯。
关于动力/储能电芯型号和命名可以参考往期文章????
晴耕雨读,公众号:新能源电池包探索者动力/储能锂离子电池型式与命名规则
尺寸:分为电芯尺寸、模组尺寸、电池包尺寸等
(2)电压相关参数 :
端电压 :电池正极和负极之间的电位差。
开路电压(OCV) :电池没有负载情况下的端电压。
额定电压 :电池在标准特定条件下工作时能够达到的电压,由极板材料的电极电位和内部电解液浓度决定。不同电池类型额定电压不同,如磷酸铁锂电池为 3.2V,锰酸锂电池为 3.7V 等。
工作电压 :也称负载电压,指电池接通负载后处于放电状态下的端电压。
充电终止电压 :电池满电时,极片上的活性物质已经达到饱和状态,再继续充电,电池的电压也不会再上升,此时的电压称作充电终止电压。
如铅酸蓄电池的充电终止电压为 2.7V 左右,锂离子电池为 4.25V左右。
放电终止电压 :指电池在一定条件下放电时,电池电压逐渐下降,不宜再继续放电时的最低工作电压。若低于此电压仍继续放电,会造成深度放电,影响电池寿命。(3)容量相关参数 :
额定容量 :制造商在标准测试条件下(如25℃、0.2C放电至截止电压)标称的容量
例如280Ah电池在标准测试条件下(25℃、0.2C),可放电1400小时
理论容量 :把活性物质的质量按照法拉第定律计算所得到的最大理论值
实际容量(总容量) :电池在一定条件下所能输出的电量(放电电流和放电时间的积分)它小于理论容量,反映了蓄电池实际存储电量的大小,且在使用过程中会逐步衰减。
荷电状态(SOC) :指蓄电池在一定放电倍率下,剩余电量与相同条件下额定容量的比值,一般蓄电池放电高效区为 50%-80%SOC。
Q额定为电池的额定电荷容量;Q放电表示最近一次充满电后,电池已经放掉的电荷量。
放电深度(DOD):指电池放电量与其额定容量的百分比。
自放电率:指电池在开路状态下储存电量的保持能力,一般以月为单位计算容量损失百分比。
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能量参数
理论能量 :电池的理论容量与额定电压的乘积,是一定放电条件下,电池所输出的能量。
实际能量 :电池实际容量与平均工作电压的乘积,表示在一定条件下电池所能输出的能量。
能量与容量的关系:能量=容量×电压。
例如,如果一个电池包的容量是10Ah,额定电压是3.2V,那么其能量为32Wh(10Ah * 3.2V = 32Wh)。
能量密度 :体积比能量( Wh/L)或质量比能量(Wh/kg),指电池单位体积/质量所能输出的电能;
磷酸铁锂:120-180 Wh/kg,有望进一步提升;三元锂:250-300 Wh/kg
成组效率:指多个电芯组合成电池模组或电池包(成组)过程中,电池实际可用容量与单体电池理论总容量的比值。
公式:成组效率 =(电池组实际可用容量 / 单体电池理论总容量)× 100%
系统(电池包)能量密度通常比电芯低15-30%
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功率及效率参数
功率密度:指单位体积或单位质量电池所能输出的功率,通常以W/kg或W/L为单位。
评价电池是否能够满足电动汽车加速性能需求的关键指标。
C-rate(容量倍率):表示电池充放电电流与额定容量的比值,单位为 C)。
电流(A)=额定容量(Ah)×C-rate
基于容量,强调恒流充放电与能量管理
P-rate(功率倍率):表示电池充放电功率与 额定功率(W) 的比值,单位为 P。
实际功率(W)=额定功率(W)×P-rate
基于 功率,强调瞬时输出与动态性能
能量效率 :指电池放电时输出的能量和充电时输入的能量之比
影响因素:电池内阻,它使得电池充电电压增加,放电电压下降,内阻的能量损耗以电池发热的形式损耗掉。
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寿命参数
循环寿命 :指动力电池经过多少次充放电循环后性能衰减的情况,通常以循环次数表示。
侧重动态使用强度:反映电池在动态充放电过程中的耐久性;测试条件固定(例如25℃±2℃、1C、20%~80%)
注意:1次完整的循环是指从100%放电至0%再充满。
日历寿命 :电池从生产后到性能衰减至阈值(如容量低于80%)的时间跨度,与使用与否无关,主要由材料化学稳定性决定。
侧重静态存储老化:反映电池在静态存储条件下的寿命;测试条件变化,包括温度、湿度、SOC等
锂离子电池“浅充浅放”有利于延长其寿命(20%-80%SOC);尽量使用慢充也能延缓电池性能衰减
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原文标题 : PACK产品开发与设计(4):动力电池基本性能参数解读