动力锂电池管理系统动力电池管理系统|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

动力电池管理系统

BMS（Battery Management System，动力电池管理系统）主要监测电池外部温度，对于电池内部细微变化很难提前发现。BMS 负责监测整个电池组，包括电压、电流、电池的温度，防止过充或过放，确保电池组健康运行。随着运行时间增加，动力电池内部会发生老化，出现容量衰减，通常用 SOH（State of Health，衰减状态）指标进行衡量SOH 和 SOC 可以有效反映出动力电池的电量和健康状态，二者主要受环境温度、充放电倍率和放电深度等多个因素影响，这使得精确估算 SOH 和 SOC 值变得不容易，而充电倍率和放电深度由 BMS依据电池温度、SOH、SOC等确定，BMS 是动力电池安全运行的保障，合理优化 BMS 可以减少或避免动力电池在使用中出现热失效。

动力电池Pack系统概述

Pack的意思就是包装，电池pack指的就是组合电池，也就是动力电池的包装、封装或者装配过程。我们都知道动力电池内部包括电解液、隔膜、正/负极材料等，这些东西组合在一起成了电芯；而多个单独的电芯通过特定的方式进行包装成组最后就形成了我们的动力电池，动力电池加上电池管理系统、电气和机械系统等就能够变成电动汽车的能量来源，而这整个过程所用到的就是电池pack。

什么叫PACK电池包？

首先要了解锂电池单体、锂电池模组和锂电池包的大致区分：

电池单体(cell)：组成电池组和电池包的最基本的单元，一般能提供的电压是3v-4v之间；

电池模组(Module)：由多个单体集合，构成一个单一的物理模块，提供更高的电压和容量；

电池包(pack)：一般是由多个电池组集合而成的，同时，还加入了电池管理系统(BMS)等，也就是电池厂最后提供给用户的产品。

Pack组成

电芯作为PACK的核心组成，目前以电芯的外形分类主流分为三大类：方壳、圆柱、软包。正负极片通过不同的方式封装到相应的外壳里面。

左圆柱卷绕中-方形卷绕右-方形叠片

左-圆柱电芯中-方壳电芯右-软包电芯

电池模组

通过组装单体电芯，通过汇流排将电芯组成不同的串并联，可用螺丝锁紧、电阻焊、超声焊接、超声铝丝焊及激光焊接。

综合考虑生产良率、效率及连接点的内阻，目前激光焊接已经是很多电池厂商的首选。

左-圆柱模组中-方壳模组右-软包模组

左-圆柱PACK 右-方壳PACK

软包PACK

PACK的要求

电池组PACK要求电池具有高度的一致性（容量、内阻、电压、放电曲线、寿命）。电池组PACK的循环寿命低于单只电池的循环寿命。在限定的条件下使用（包括充电、放电电流，充电方式，温度等）。锂电池组PACK成型后电池电压及容量有很大提高，必须加以保护，对其进行充电均衡、温度、电压及过流监测。电池组PACK必须达到设计需要的电压、容量要求。

PACK电池包的组成

主要包括电池模块、结构件、电气系统、热管理系统和BMS五大个部分。

电池模块

如果把电池PACK比作一个人体，那么模块就是“心脏”，负责储存和释放能量，为汽车提供动力。

结构件

主要由电池PACK上盖、托盘、各种金属支架、端板和螺栓组成，可以看作是电池PACK的“骨骼”，起到支撑、抗机械冲击、机械振动和环境保护（防水防尘）的作用。

电气系统

主要由高压跨接片或高压线束、低压线束和继电器组成。高压线束可以看作是电池PACK的“大动脉血管”，将动力电池系统心脏的动力不断输送到各个需要的部件中，低压线束则可以看作电池PACK的“神经网络”，实时传输检测信号和控制信号。

热管理系统

热管理系统主要有4类：风冷、水冷、液冷、相变材料。以水冷系统为例，热管理系统主要由冷却板，冷却水管、隔热垫和导热垫组成。热管理系统相当于是给电池PACK装了一个空调。

BMS

Battery management system 电池管理系统，可以看作是电池的“大脑”。主要由CMU和BMU组成。

CMU ：Cell monitor Unit单体监控单元，负责测量电池的电压、电流和温度等参数，同时还有均衡等功能。当CMU测量到这些数据后，将数据通过前面讲到的电池“神经网络”传送给BMU。

BMU：Battery management Unit电池管理单元。负责评估CMU传送的数据，如果数据异常，则对电池进行保护，发出降低电流的要求，或者切断充放电通路，以避免电池超出许可的使用条件，同时还对电池的电量、温度进行管理。根据先前设计的控制策略，判断需要警示的参数和状态，并且将警示发给整车控制器，最终传达给驾驶人员。

PACK电池包爆炸图

工艺流程

电池PACK是新能源汽车核心能量源，为整车提供驱动电能。作为新能源汽车的核心部件，其品质直接决定了整车性能。设备精度和自动化水平将会直接影响产品的生产效率和一致性。

　　虽然电芯及模组种类不同，但是PACK的组成和工艺流程大体是一样的，下图所示供参考。

PACK装配工艺流程

主要分为装配工艺、气密性检测工艺、软件编写工艺、电性能检测工艺等。

在包装阶段，电池通过激光焊接、超声波焊接以及脉冲焊接，或是通过弹性金属片接触等方式组装成电池包，之后就会进行装配，主要通过螺帽、螺栓、扎带、卡箍线束抛钉等将电池包装配在电动汽车之上，让其跟其他部分形成动力总成。

气密性检测是一个十分重要的环节，毕竟动力电池安装在新能源汽车的座椅下方，距离车上的人员很近，而且跟外界直接接触，如果气密性不好就可能出现泄漏，而且空气、灰尘等也可能会进入电池内部，硬性性能。另外，在路上行驶的车难免会遇到雨天，如果气密性不好，电车有可能会短路或者出现漏电现象，严重威胁车内人员安全。

软件刷写工艺就是将BMS控制策略以代码的形式刷入到BMS中的CMU和BMU中，电子控制单元会对电池测试和使用过程中采集的电池状态信息进行数据数据处理和分析，然后根据分析结果对系统内的相关功能模块发出控制指令，通过这一工艺用户可以实现对电池状态的实时把控，确保行车安全。

最后要进行的是电性能检测工艺，它是在产品下线之前必做的检测工艺。主要包括绝缘检测、充电状态检测、快慢充测试等，当电池完成这一系列的测试之后就说明整个pack工艺达到了客户的要求，就能大规模进行供应了。

产线介绍

PACK装配过程中存在很多柔性线路及压装拧紧，要自动化的难度较高及投入产出比不高，所以后段设备的自动化程度相对于前段和中段会比较低，但是可兼容圆柱、方壳、及软包三种PACK电池包装配。

可能会要求自动化的工位：

-下壳体自动上线-模组自动上线入壳体-模组固定拧紧-上盖上线及拧紧-自动涂A/B导热胶（根据工艺而定）-自动涂密封胶（根据工艺而定）-成品下线

另外有些会提出铜牌安装及螺丝拧紧、气密性测试、EOL测试也需要自动的方式，这种比较少，且稳定性较难保证。

后段PACK线量产设备的主要有两种运转类型：

1. AGV+装配台车

以往主要在车厂使用较多，现电池厂也慢慢在推此种模式。

AGV输送方式产线

AGV产线物流仿真模拟

2. 输送线+托盘的模式

滚筒线/辊道摩擦线/倍数链输送线

输送线方式产线

左-倍数链右-摩擦辊道线

随着动力电池行业发展的逐渐成熟，电池PACK模块化技术必将越来越成熟。电池PACK技术的发展，涉及到多学科、多领域的知识，需要跨学科的技术融合。总而言之，车企想要最终规模化的生产出寿命、稳定性、可靠性、安全性都完全符合新能源汽车级要求的PACK产品，还需要大量的工程实践和测试验证，以及产品不断优化升级的过程。

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