三元锂电池又称三元聚合物锂电池,指的是以镍钴锰三元材料作为正极材料,以石墨作为负极材料的电池,其以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整,这是日本、韩国等电池企业主攻技术方向。三元锂电池最大优势在于电池储能密度高,其储能密度通常在200W·h/kg以上,相对于磷酸铁锂电池的90~120W·h/kg,更适合乘用车市场对续驶里程的需求,但是三元锂电池材料分解温度在200℃左右,它会释放氧分子,在高温作用下电解液会迅速燃烧,存在电池自燃和易爆风险,因此它对电池管理要求很高,需要做好过充保护(OVP)、过放保护(UVP)、过温保护(OTP)和过流保护(OCP)等。 宝马i3电动汽车高压电池内使用的电池属于锂离子电池类型(电池类型为 NMC/LMO混合)。锂离子电池的阴极材料基本上是锂金属氧化物。“ NMC/LMO混合”这一名称说明了这种电池类型使用的金属一方面是镍、锰和钴的混合物,另一方面是锂锰氧化物。通过所选阴极材料优化了电动车所用高压电池的特性(能量密度较高、使用寿命较长)。像往常一样使用石墨作为阴极材料,放电时锂离子沉积在石墨内。i3高压电池单元安装位置如图3-1-5所示
高压电池单元由以下主要组件构成:电池模块电池监控电子装置;安全盒;蓄能器管理电子装置(SME);带散热器或选装配置加热装置的热交换器导线束;接口(电气、制冷剂、排气);壳体和固定部件。高压电池单元外围部件分布如图3-1-6所示。
除了高压接口外,高压电池单元还有一个至12V车载网络的接口。借此为蓄能器管理电子装置(SME)提供电压、总线信号和传感器信号。
在无需拆卸高压电池单元的情况下,可以断开导线(高压接口和至12V车载网络的接口)以及制冷剂管路。高压电池单元位于车厢内部之外。如果单格电池因故障严重而产生过压,则相应气体无需通过放气管向外排出。高压电池单元壳体上的放气单元已足够进行压力补偿。
高压电池单元用于吸收、储存及准备电动驱动装置和高压车载网络的电能。高压电池单元由多个电池模块组成,而电池模块则带有相应的多个单体电池。电池模块串联连接,结构如图3-1-7所示。
为了实现可追溯性,出厂时会记录高压电池单元的组成:在蓄能器电子管理装置(SME)内存储有最重要部件的系列号。如果高压电池单元在保养时进行修理,则将新装不可见的系列号存储在SME内,并通过ISTA记录。
将记录下列部件的系列号:8个电池模块;8个附属的电池监控电子装置。高压电池模块位置如图3-1-8所示。
从图3-1-9中可以看出,除汇集在8个电池模块内的电池本身外,高压电池单元还包括以下电气/电子部件:蓄能器管理电子装置(SME);8个电池监控电子装置(电池监控电路CSC);带接触器、传感器和过电流熔丝的安全盒;电气加热装置控制装置(选装)除电气组件外,高压电池单元还包括制冷剂管路、冷却通道以及电池模块的机械固定元件。奥迪A3 Sportback e-tron混合动力电池组紧固在车辆下方并由以下部件组合在起:电池控制单元;高压电池控制箱;8个电池模块,每个模块有12个单体电池和控制器(图3-1-10);电池单元的冷却系统;高压电缆接口;12V电气系统的接口;冷却液接口。高压电池包组成如图3-1-11所示。
混合动力电池单元的外壳由铸铝和塑料(上部壳体)制成。上壳与下壳通过螺栓和密封件结合。混合动力电池单元的顶部用一个压力补偿元件和泄压阀连接,温度变化引起的外壳压力变化由压力补偿元件进行补偿调节。如果混合动力电池单元中的压力变得太大,则会打开泄压阀。混合动力电池单元通过电位均衡线连接到车身上。
电池模块底部安装有冷却元件,四个散热元件在混合动力电池单元中用并联方式连接。
进口和出口温度的编码器集成在冷却液接口处。
