电动运钞车358V-200Ah锂离子电池系统方案书.doc
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纯电动运钞车锂离子电池系统技术方案
纯电动运钞车锂离子电池系统方案书
1、客户需求
2.1最大功率：
70KW，持续时间：
小于10s
2.2电池组：
电压平台：
小于400V
储存能量：
72KWh\75KWh
2.3辅助电源
24V
2.4通讯方式
CAN
2.5安装结构
两种车型：
尺寸见图，满足整车尺寸布置要求
2800车型：
空间1：
2100*640*320mm
空间2：
1200*270*320mm（2个）
2600车型：
空间1：
1900*640*320mm
空间2：
1000*270*320mm（2个）
2设计方案
2.1执行标准
1）QCT743（2006），电动汽车用锂离子蓄电池
2）GB/T18384.1-2001，电动汽车安全要求第一部分：
车载储能装置
3）QC/T413-2002，汽车电气设备基本技术条件
4）GB/T17619-1998，机动车电子电器组件的电磁兼容辐射抗扰性限值和测量方法
2.2方案概述
动力电池系统主要由锂离子电池、管理系统、电池箱体、充电器等构成。
采用安全性较好的方形塑壳磷酸铁锂电池。
管理系统按照新能源车用动力锂离子电池系统的BMS进行设计，测量电池系统的电压、电流、温度，具备过充、过放、高温保护、低温报警、SOC报警等功能，并对电池进行热管理。
按照整车尺寸需求进行电池箱设计。
2800车型：
按照整车排布的尺寸，电池箱最大高度在320mm（不含电池箱安装的支架空间）。
电池高度不超过290mm的单体电池装配，可以最大程度利用空间。
我们选择容量为200Ah的单体电池（高度280mm）。
最大配备能量不超过72KWh，平台电压不超过400V。
根据电池的排布空间，我们按照112只电池串联进行配备。
组装成358.4V200Ah电池组，储存能量为71.7KWh。
按储存能量75KWh设计，则可在规定的排布空间内多排布8只电池，即串联电池数量为120只，组装成384V200Ah电池组，储存能量76.8KWh。
2600车型：
2600车型与2800车型电池安装空间类似，在长度方向方面略小一些，可以与2800车型的72KWh设计相同，按112只200Ah电池串联进行装配，组装成358.4V200Ah电池组。
具体组装方案见设计说明。
3.1设计说明
3.3.1单体电池选型
电池体系：
磷酸铁锂
单体电池型号：
型号规格：
SE200FⅠ，容量200Ah。
外观及尺寸：
单体电池性能参数
序号
项目
参数说明
备注
1.
标称容量
200Ah@0.3C放电
2.
最小容量
200Ah@0.3C放电
3.
标称电压
3.2V
4.
内阻
≤0.5mΩ
5.
充电（恒流恒压CC-CV）
标准充电电流
0.3C
充电上限电压
3.65V
6.
放电
标准放电电流
0.3C
放电终止电压
2.5V
7.
推荐SOC
使用窗口
SOC：
10%~90%
8.
工作温度
充电
0℃~45℃
放电
-20℃~55℃
9.
贮存温度
短期（1个月内）
-20℃~45℃
长期（1年内）
-20℃~20℃
10.
储存湿度
＜70%
11.
电池重量
约5.7kg
12.
壳体材料
塑料
3.3.2电池系统
系统标称电压358.4V，单体电池标称电压3.2V，则系统内串联电池数为112。
电池系统由7只电池箱和一个高压主控箱构成，每个电池箱内部包括16只200Ah单体电池串联成的电池组和1个数据采集和均衡模块（BMU）、，主控箱包括1个主控模块、2只继电器、1个霍尔传感器、1个熔断器、1个DC/DC模块、漏电检测模块等。
根据使用环境需要，可以增加散热系统和加热系统。
3.3.2.1电池系统性能
电池系统性能参数
序号
项目
技术指标
72KWh
76KWh
1
标称容量
200Ah
200Ah
2
标称电压
358V
384V
3
重量
约770Kg
约815Kg
4
尺寸
/
/
5
工作电压范围
280～404V
300-432V
6
循环寿命
2000次（80%SOC,1/3C）
7
工作温度
-20℃～55℃（≤0℃，>50℃仅限放电）
9
最大持续充电电流
60A（20℃）
10
常规放电电流
60A
11
最大持续放电电流
200A
12
最大放电电流（瞬间）
300（30S,50%SOC）
13
推荐使用SOC范围
10-90%
14
充电温度范围℃
0～45
15
放电温度范围℃
-20～55
16
存储温度范围℃
-20～40
17
储存环境湿度
5%～95%
18
外箱材质
金属
19
电池箱接口
安德森接口（也可根据客户需求设计）
20
冷却/加热
风冷/导热膜
2800车型：
为便于电池系统的安装与维护，将电池系统分为3个电池箱，车辆左右两侧空间放置2个小电池箱，中间放置1个大电池箱。
根据电池组的安装空间，电池系统由两种电池箱构成。
电池箱1、2#：
电池系统中包含2个这样的电池箱，放在车辆底盘两侧。
电池箱及电池排布示意如下图所示。
电池箱尺寸约为：
950*265*320mm（l*w*h）
电池箱内放置16只200Ah单体电池以及一块BMU，四角及侧面设置安装支架（根据整车具体安装位置进行设计）。
具体安装位置、进出风接口、充放电接口等需要根据整车情况沟通设计（加装温度控制系统则该电池箱内电池串数为15串）。
电池箱3#：
电池系统中包含1个3#电池箱，放在车辆底盘中间。
该电池箱比较大，由80只200Ah单体电池、5块BMU组成。
由于该电池箱比较大，重量达到590Kg，可以将电池箱在车辆底盘上安装后再进行电池组的装配。
电池箱及电池排布示意如下图所示。
电池箱尺寸约为：
1840*640*320mm（l*w*h）
若2800车型需装配75KWh的电池，则3#电池箱尺寸可以增大一些，装配88只电池，整个系统为384V200Ah。
电池排布及尺寸如下图所示：
3#电池箱尺寸约为：
2025*640*320mm（l*w*h）
2600车型：
由于上述配置的电池组尺寸未超出2600车型底盘安装空间，所以2600车型的电池组配置的安装方式与2800相同。
同样为个电池箱，每个电池箱尺寸分别为：
电池箱1、2#：
950*265*320mm（l*w*h）
电池箱3#：
1840*640*320mm（l*w*h）
2600车型无足够空间专配75KWh的电池。
3.3.3管理系统
电池管理系统由7个BMU、1个BCU（主控）与熔断器、继电器、霍尔、DC/DC模块、显示器等构成。
3.3.3.1管理系统原理图及系统图片展示
3.3.3.2管理系统技术参数
单体电压采集精度………………………………………±10mV
电流采集精度……………………………………………±0.3A
SOC理论估算精度………………………………………≥95%
温度采集精度……………………………………………±1℃
均衡电流…………………………………………………大于250mA
系统工作输入电压………………………………………DC24V
工作温度范围……………………………………………-20℃~70℃
存储温度范围……………………………………………-40℃~85℃
继电器额定负载电流……………………………………1±0.2A
3.3.3.3BMU模块主要功能
尺寸：
135mm×91mm×41.5mm
功能
描述
单体电压检测
通过对串联单体电压进行隔离放大，实现对各路单体电压的实时检测，电压检测范围0~5V，检测精度：
±10mV。
最大可检测16串
温度检测
在电池箱体内部放置多个温度传感器，对电池温度进行实时检测
通讯
通过CAN总线将电池信息上传给BCU
均衡管理
对电芯进行均衡管理功能，提高单节电芯的一致性，提高整组电池的使用性能。
均衡失效等多重保护，确保均衡功能的稳定可靠
充放电电流的检测
通过霍尔电流传感器实现对放电过程电流的实时检测。
充电电流是由主控中的最大充电电流值决定，但如果主控中的最大充电电流值超过充电器的最大充电电流时，此时充电电流为充电器的最大充电电流。
放电继电器控制
如果电池出现过放，控制放电继电器断开放电回路
充电继电器控制
在电池最高单体电压达到设定的过冲保护值的时候，控制充电继电器断开，有效避免电池过充。
显示及报警
将电池组的各种信息（电压、电流、温度、SOC、充电故障等）实时在LCD上进行显示，出现故障时，蜂鸣器对用户发出报警提示，LCD上同时显示具体故障类型
热管理
根据电池箱温度状态，对电池进行主动式冷热管理，延长电池寿命
3.3.3.4BCU主控模块
尺寸：
167mm×106mm×44mm
功能
描述
SOC估计
采用JointEKF算法，对各支路SOC进行动态估计
电流检测
通过霍尔电流传感器，实现对各支路充放电电流的实时检测
通讯功能
数据采集模块通过CAN总线通信，处理温度电压，故障代码，控制指令等信息。
预留有上位机与主机通信接口线。
系统保护
当电池组有过冲或过放发生时主机根据故障情况进行相应的报警和保护，使显示屏显示故障状态
数据存储
纪录电池组系统工作的主要性能参数以及故障事件，支持2G的数据存储容量。
自检
给管理系统上电之后，首先对自身的连接情况检测，保证BMS系统正常工作。
系统升级
程序下载口外置，可实现系统30秒内升级
3.3.3.5绝缘检测模块
绝缘检测模块的功能是检测电池组对车体是否漏电。
绝缘检测模块通过串行总线接收电池串管理单元发出的命令，并将检测到的数据信息发送到电池串管理单元，由电池串管理单元将绝缘监控的状态发送到显示屏。
通过检测车载电池正负极分别与车体外壳之间绝缘度是否大于100Ω/V，来判断电池对车体是否漏电。
绝缘度
系统状态
显示屏表示
绝缘度≥100Ω/V
系统显示正常
（无图标）
总压检测异常
系统报警Ⅰ
母线异常
绝缘度≤100Ω/V
系统报警Ⅱ
显示绝缘漏电（红色），系统切断回路
3.3.3.6显示屏
尺寸：
96×81×46mm
显示屏可以根据要求进行配置。
触摸屏的整个结构由显示区域、指示灯、电源、通信口组成。
所有型号的触摸屏颜色采用工业设计标准，耐脏，适合在工厂恶劣的环境中使用。
前面板配备了指示灯，用于判断设备故障。
电源和通信口均放在触摸屏的底部。
应用COM1接口和主机模块通信。
3.3.3.7主控箱
主控箱主要安装高压器件等，包括BCU（主控）与熔断器、继电器、霍尔、DC/DC模块、预充电路、漏电模块等。
主控箱外形尺寸约为：
550*450*172mm。
内部排布图如下图所示：
4系统构成
序号
名称
型号
数量
1
200Ah单体电池
SE200FⅠ
112
2
电池组合部件
/
112
3
电池箱
/
3
4
主控模块
1
5
从控模块
1
6
霍尔
1
7
继电器
2
8
熔断器（带座）
1
9
DCDC
1
10
显示屏3.5寸
1
11
连接器
7套
12
充电连接器
1
13
动力线束
1套
14
信号线束
1套
15
采集线束
1套
16
温控装置
选配
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