新能源汽车高压电池系统组成与结构

高压电池系统组成与结构

高压电池模组放置在一个密封并且屏蔽的高压电池箱里，高压电池系统使用可靠的高、低压接插件与整车进行连接，高压电池模组的安装位置如下图所示。

▲ 高压电池模组的安装位置

高压电池系统内的BMS实时采集各电池单体的电压值、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值、电池系统的绝缘电阻值等数据，并根据BMS中设定的阈值判定电池系统工作是否正常，并对故障实时监控。高压电池系统通过BMS使用CAN与VCU或充电器进行通信，对高压电池系统进行充放电等综合管理。

高压电池系统也接收和存储由车载充电器、发电机、制动能量回收装置和外置充电装置提供的高压直流电，并为驱动电机控制器、DC/DC、电动空调、PTC等高压元件提供高压直流电。

高压电池系统主要由高压电池模组、电池管理系统、高压电池箱及辅助元器件四部分组成，如下图所示。

▲ 高压电池系统组成（北汽E150EV）

电池单体是构成高压电池模组的最小单元，一般由正极、负极、电解质及外壳等构成，可实现电能与化学能之间的直接转换；电池模块是一组并联的电池单体的组合，该组合额定电压与电池单体的额定电压相等，是电池单体在物理结构和电路上连接起来的最小分组，可作为一个单元替换；模组是由多个电池模块或电池单体串联组成的一个组合体，如下图所示。

▲ 高压电池模组结构组成（江淮新能源车型）

高压电池箱是支撑、固定、包围电池系统的组件，主要包含上盖和下托盘，还有辅助元器件，如过渡件、护板、螺栓等，高压电池箱有承载及保护高压电池组及电气元件的作用。

电池箱体用螺栓连接在车身底板下方，其防护等级为IP67，螺栓拧紧力矩为80～100N·m。整车维护时需观察电池箱体螺栓是否松动，电池箱体是否有破损、严重变形，密封法兰是否完整，确保高压电池可以正常工作；在外观上，电池箱体外表面颜色要求为银灰色或黑色，亚光，如下图所示；电池箱体表面不得有划痕、尖角、毛刺及残余油迹等外观缺陷，焊接处必须打磨圆滑。

电池模组辅助元器件主要包括高压电池系统内部的电气元件，如下图，如熔断器、继电器、分流器、接插件、维修开关、烟雾传感器等，另外还包括密封条、绝缘材料等。

▲ 高压电池模组内部辅助元器件

高压电池管理系统

电池管理系统英文全称为BatteryManagementSystem，缩写为BMS。BMS模块实体如下图所示。

▲ BMS模块实体（北汽E150EV）

① BMS作用：电池保护和管理的核心部件，在高压电池系统中，它的作用就相当于人的大脑，它不仅要保证电池安全可靠地使用，而且要充分发挥电池的能力并延长其使用寿命，作为电池和整车控制器（VCU）以及驾驶者沟通的桥梁，通过控制接触器控制高压电池组的充放电，并向VCU上报高压电池系统的基本参数及故障信息。

② BMS功能：通过电压、电流及温度检测等功能实现对高压电池系统的过压、欠压、过流、过高温和过低温保护，继电器控制，SOC估算，充放电管理，均衡控制，故障报警及处理，与其他控制器通信等功能；此外，电池管理系统还具有高压回路绝缘检测功能，以及为高压电池系统加热功能。

③ BMS组成：按性质可分为硬件和软件，按功能分为数据采集单元和控制单元。

④ BMS硬件：主板、从板及高压盒，还包括采集电压、电流、温度等数据的电子器件。

⑤ BMS软件：监测电池的电压、电流、SOC值、绝缘电阻值、温度值，通过与VCU、充电器的通信，控制高压电池系统的充放电。