电动汽车用动力电池系统采用的电芯主要有哪些？电芯的要求及选择介绍

1 电芯的要求及选择

1.1 电芯型号

电动汽车用动力电池系统采用的电芯主要为18650电芯，三元锂离子电池。

18650电芯，型号有以下三个：

18650-22P，额定容量2200mAh

18650-26P，额定容量2500mAh

18650-29P，额定容量2750mAh

标称电压均为3.60V

1.2 对电芯的要求

（1） 尺寸

18650电芯注意电芯直径最大处不超过18.40mm，高度不超过65.20mm；盖帽直径能点焊4个点（可焊接部位直径不小于7mm），并且适应于我们的电芯支架及焊接铜排、镍带。

（2） 容量要求

20±5℃条件下，电芯以1C放电至规定的终止电压（三元2.75V），放电容量不低于额定容量，不超出额定容量10%。

（3） 不同倍率放电容量及温升：

 温升指绝热情况下的温升。

 1C:≥100%，温升≤5℃

 3C:≥95%，温升≤10℃

 5C: ≥90%，温升≤20℃

(4)不同倍率充电恒流容量及温升

 0.5C:≥95%，温升≤8℃

 1C:≥90%，温升≤15℃

（5）自放电

      满足国标要求

(6)循环寿命

三元锂离子电芯：

以1C充放电循环，100次剩余容量不低于额定容量的94%；200次剩余容量不低于额定容量的90%；300次不低于86%；500次不低于80%；

1.3 新供应商的切入

对于新电芯供应商，必须经过以下严格测试与控制，才可以进行试样制作：

(1) 能够提供国家强制性检测报告；

(2) 企业为国家推荐目录名单内企业；

(3) 按照电压各项要求进行严格检测；

(4) 企业产线产品的抽检

(5) 能够稳定及保质保量供货。

2 电池组设计

2.1 系统要求信息表

     对于新客户，需要求客户填写以下表单，或者在我司技术人员协助情况下填写表单。

表2-1 项 目 信 息 表

2.2 电池组串联数量计算

首先确定所选择的电芯体系。物流车一般选用三元电芯，公交车选用磷酸铁锂电芯。

根据表2-1中的电机电压范围及电机控制器的电压范围来选择电芯串联数量。

三元锂离子电芯上限电压范围选择4.15-4.18V，下限电压选择范围为2.8-3.0V；

串联电芯数量：

    N1=控制器或点击上限电压/电芯上限电压

    N2=控制器或电机下限电压/电芯下限电压

结合电池箱的数量、电芯的组合排布方便性以及BMS从控等综合考虑，在N1和N2之间选择串联电池的数量。每个BMS从控模块可选择的检测电芯数量为12、24、36等，科列有26的从控模块。

2.3 电芯并联数量计算

     根据表2-1中的电池能量要求或行驶里程数计算确定电池组的容量。

(1) 根据能量要求计算容量

按照2.2中电芯的串联数量与电池组的能量要求进行容量计算。

     电池组容量=电池组能量要求/（串联电芯数量×电芯标称电压）

(2)根据续驶里程数计算电池容量

同样类型的车辆按正常速度行驶每公里耗电基本接近。

表2-2 乘用车和客车补贴标准

乘用车

客车

     客车要求续驶里程不低于200Km。

专用车

    可以根据上述标准估算车辆的每公里耗电量。

电池组容量=车辆续驶里程×每公里耗电量/（串联电芯数量×电芯标称电压）

根据单体电芯的额定容量计算并联电芯数量。

    并联电芯数量=电池组容量/单体电芯额定容量

取比计算数量大于1的整数，需要结合电池模块的设计，可以略多一些。

2.4 电池组功率设计

按照表2-1中的电机峰值功率要求以及可能的其他车内辅助设施功率需求进行核算。

纯电动汽车的电芯性能满足峰值功率需求不存在问题，主要根据峰值功率需求的最大电流来进行继电器及熔断器的选型。

电池组峰值电流=电机峰值功率/（（串联电芯数量×电芯下限电压）

3 电芯分选配组标准

3.1 配组原则

（1）依据同类原则进行配组，即首先选取同一类别的电芯进行配组；即同一组别的电芯足够应用时，直接采用同一组别的电芯任意配组应用。

（2）严禁不同厂家、不同型号、不同类别的电芯同组应用；

（3）配组过程中需注意荷电量的一致性；

（4）在配组过程中，对电压、外观等不满足要求的电芯剔除。

(5) 若单体电池电压为进行补充电后的电压，或者不是同期进行的充电，则不能进行匹配；

(6)库存电芯与新到货电芯之间不能进行相互匹配。

3.2  三元电芯的配组要求

（1）电池荷电量为40%以上；

（2） 电压：常温下单体电池之间最大静态开路电压偏差不大于5mV；

 (3) 内阻：1mΩ以下的电芯，偏差绝对值不超过0.1mΩ；1-10mΩ的电芯，偏差绝对值不超过10%；10mΩ以上的不超过平均值的5%。

(4) 容量：各单体电池之间最大容量偏差不超过平均值的±1%。

(5) 单体电芯充电恒流容量比差别≤1%。

于2.0V的情况，则后续所有电芯均进行高温搁置测试。 

3.3 电芯配组方法

若车间进行自行配组，由于大部分情况下我们均为多只电芯串并联组合，在进行配组时应遵循以下原则：

l 保证串联电池/电池块的容量的一致性；

l 保证并联块电芯内阻的一致性。

例如，由一批18650电芯进行10S5P组合，5个并联的电芯形成一个电池块，10个电池块串联形成电池组。则必须保证10个并联块之间各个容量要一致（不能超过±1%），即5个并联电芯的容量之和即为此并联块容量；5个并联电芯之间要保证电池内阻的一致性，即满足上述配组电芯要求（甚至要更低），而容量差别可以略微放大，但不宜超过5%。

    首先就要对电芯进行分组，按照容量、内阻等类别将电芯进行配组，电芯足够多时，先选同一类别的电芯进行匹配组合，然后在对不同类别的电芯按照上述原则进行配组组合。