動力鋰離子電池PACK總成由什么系統組成？

在講動力鋰離子電池PACK制造技術之前，我們可以簡單知道下，動力鋰離子電池PACK總成由什么系統組成，每個系統又由什么零件組成？

目前，汽車用動力鋰離子電池基本上由以下5個系統組成：

1）動力鋰離子電池模塊；

2）結構系統；

3）電氣系統；

4）熱管理系統；

5）BMS；

為了讓大家更直觀的知道電池PACK，以奧迪A3Sportback-etron混合動力車的PACK為例。

因為新能源動力鋰離子電池這個圈子太小，筆者自家的電池PACK就不(害）要（羞）秀了。

因此，在產品開發前期，E-BOM中的零件層級就是按照上述幾個系統分類的。

說到E-BOM，筆者簡單講解下E-BOM和M-BOM兩者的差別（很多工程師分不清）。

1）E-BOM：Engineer-Billofmaterial工程零件清單，緊要是產品設計部門將總成做成爆炸圖，且炸到零件的最小層級，然后將子零件進行分類后逐一編制零件號，最后形成的一張清單。

一般公司工程部都有專門的E-BOM工程師，因為產品零件由于各種原由（比如產品質量改進，VAVE等），常常要更改零件號，維護零件狀態，并告知相關部門，因此要專門的工程師來維護E-BOM。

2）M-BOM：Manufacture-Billofmaterial制造零件清單，緊要是制造部門依據現場的總成裝配情況，確定要什么實物零件（參考E-BOM中的零件），然后將實物零件進行匯總，形成的一張清單。

通常M-BOM由工藝工程師來負責編制，維護及更新。物流部門的物料拉動是依據M-BOM來拉動的。

M-BOM來源于E-BOM，但是不等同于E-BOM。

說到這，估計有的人還是有點懵。別急，筆者拿模組舉個栗子之后，就清楚了。

總而言之，E-BOM關注的是產品設計結構中的零件，而M-BOM關注的是制造現場的實物。以上述模塊系統為例，在E-BOM中其實是有4個零件，4個零件號，但是倘若模塊系統全部由模塊供應商供應，那么在M-BOM中就惟有1個總成零件，1個零件號。倘若上述的CMU和螺栓均是在電池PACK廠完成裝配，那么PACK的M-BOM中就有3種零件，3個零件號。

不多扯了，有點跑題了。回到本文的正題。

1）動力鋰離子電池模塊系統

這個不用多說，倘若把電池PACK比作一個人體，那么模塊就是“心臟”，負責儲存和釋放能量，為汽車供應動力。

2）結構系統

結構系統緊要由電池PACK上蓋、托盤、各種金屬支架、端板和螺栓組成，可以看作是電池PACK的“骨骼”，起到支撐、抗機械沖擊、機械振動和環境保護（防水防塵）的用途。

3）電氣系統

電氣系統緊要由高壓跨接片或高壓線束、低壓線束和繼電器組成。高壓線束可以看作是電池PACK的“大動脈血管”，將動力鋰離子電池系統心臟的動力不斷輸送到各個要的部件中，低壓線束則可以看作電池PACK的“神經網絡”，實時傳輸測試信號和控制信號。

4）熱管理系統

熱管理系統緊要有4類：風冷、水冷、液冷、相變材料。以水冷系統為例，熱管理系統緊要由冷卻板，冷卻水管、隔熱墊和導熱墊組成。熱管理系統相當于是給電池PACK裝了一個空調。

有的人會問，為甚么電池要熱管理系統？其實很簡單，因為電池充放電的過程實際上就是化學反應的過程，化學反應會釋放大量的熱量，要將熱量帶走，讓電池處于一個合理的工作溫度范圍內，以提高電池的壽命和可靠性。

5）BMS

BMS：Batterymanagementsystem電池管理系統，可以看作是電池的“大腦”。緊要由CMU和BMU組成。

CMU：CellmonitorUnit單體監控單元，負責測量電池的電壓、電流和溫度等參數，同時還有均衡等功能。（上圖的模組圖片右端的綠色電路板即CMU）。當CMU測量到這些數據后，將數據通過前面講到的電池“神經網絡”傳送給BMU。

BMU：BatterymanagementUnit電池管理單元。

負責評估CMU傳送的數據，倘若數據異常，則對電池進行保護，發出降低電流的要求，或者切斷充放電通路，以戒備電池超出許可的使用條件，同時還對電池的電量、溫度進行管理。依據先前設計的控制策略，判斷要警示的參數和狀態，并且將警示發給整車控制器，最終傳達給駕駛人員。

順帶說下：

為甚么Tesla短短幾年就能站在新能源汽車行業的巔峰？其出身既非電池加工商，又不是傳統汽車加工商。很大的原由就在于其強大的軟件和電子工程團隊開發的BMS。

從新款沃藍達BMS架構看將來BMS發展趨勢

目前大部新能源車型，BMS架構采用主從結構，主板和從板的各自的功能基本同質化，想從功能上突出BMS的亮點，越來越困難，BMS非得走精細化管理才能在在這個白熱化市場堅持下來。

從板緊要功能：

·cell單體電壓采集

·Cell單體溫度采集；busbar溫度采集

·均衡

·相關診斷功能

主板的緊要功能：

·SOx估算

·熱管理

·繼電器控制及診斷

·絕緣測試

·HVIL測試

·電池保護

在youtube上一直關注weberstate的內容，最近更新了一個2018款沃藍達電池高壓系統的講解視頻，有很多有意思的內容，兩個多小時。個人對BMS的電氣系統比較感興致，將其中的一些內容做了一個簡單的筆記。下面這個圖是Volt的BMS控制器，GM叫做BatteryEnergyControlModule(BECM)。GM的BECM有8個連接器，#1-6接入電芯采樣信號（2018款Volt電池組2p96s，采樣線路采用柔性線路板）；#7連接器接入電流采樣信號及7個溫度采樣信號；#8連接器接入整車CAN，GMLine，12Vpower/Gound，鑰匙點火信號。

下面這張圖是BECM在電池組中的位置

下圖是batteryrealyassembly的正面，校長在他的一篇文章里面有具體的解析。這里我談談低壓的信號接口，最下一排灰色的連接器的輸入信號有所有繼電器的控制信號，整車CAN信號，高壓互鎖信號（HVIL）。這個連接器與Volt混合動力控制器HPCM（hybirdpowertraincontrolmodule）相連。

黑色的連接器的輸入信號有GMLine，12Vpower/ground，auxiliaryheater控制信號（這個auxillaryheater阻值17.2歐姆，筆直用355V電池組供電，加熱功率大概7kW左右）。

這個是batteryrealyassembly背面，下面的黑色連接器有電流采樣，溫度采樣，最下面的一個連接器與BECM連接。

GM的這個BMS架構，將部分傳統BMS功能集成了HPCM中，如繼電器控制，絕緣測試還有HVIL測試等，BMS只保留了基本的功能，cell單體采樣，溫度采樣，電流采樣，SOx等功能。從這個視頻中，還沒有看到繼電器等高壓采樣信號是由BECM負責還是HPCM負責，這關系到繼電器粘連診斷，繼電器狀態確定等功能，不清楚GM是怎么解決這部分功能的。

站在更高的角度看，主機廠可以將不同的功能分配給不同的控制器，比如繼電器控制，可以分配給BMS也可以分配給整車控制器或者混和動力控制器，不同的主機廠集成能力不相同，考慮問題的角度也不相同。

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