基于大唐恩智浦的DNB1168單電芯電池管理芯片方案

在2022世界動(dòng)力電池大會(huì)“動(dòng)力電池集成及管理技術(shù)挑戰(zhàn)賽”中，代表電子科技大學(xué)Fury方程式車(chē)隊(duì)參賽的五位隊(duì)員不負(fù)使命，在全國(guó)多所重點(diǎn)高校和研究所中脫穎而出，奪得了全國(guó)三等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)，本文將對(duì)他們的參賽作品進(jìn)行詳細(xì)介紹。

本次參賽作品的設(shè)計(jì)思路主要根據(jù)項(xiàng)目需求，為Tesla Cyberquad原型車(chē)設(shè)計(jì)一款合適的電池系統(tǒng)。隊(duì)伍在已經(jīng)具備大量賽車(chē)電池包開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合乘用車(chē)法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，提出了合理的邊界參數(shù)定義，如抗跌落、抗震、抗拖底能力，系統(tǒng)單次運(yùn)行時(shí)間》1h，能量密度》150Wh/kg等參數(shù)。

電池管理系統(tǒng)檢測(cè)與控制板

對(duì)于設(shè)計(jì)過(guò)程，隊(duì)員們采用仿真和實(shí)地實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式，在電池測(cè)試上參考中汽研單體測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，進(jìn)行恒流倍率放電測(cè)試、HPPC測(cè)試、OCV測(cè)試等，之后構(gòu)建出電池等效電路模型，并且構(gòu)建電池mapping；電池BMS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則是經(jīng)過(guò)對(duì)比和甄選采用了大唐恩智浦的DNB1168單電芯電池管理芯片方案，該方案的優(yōu)勢(shì)如下：

? 可直接標(biāo)貼到柔性PCB（FPCB）上，簡(jiǎn)化電路；

? 內(nèi)置溫度傳感器，無(wú)需NTC和相關(guān)的外圍電路，節(jié)省物料；

? 提供電芯內(nèi)阻監(jiān)控功能，支持很多高級(jí)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)；

? 支持故障電芯快速離群檢測(cè)功能；

? 支持熱失控提前預(yù)警；

? 支持超快充實(shí)現(xiàn)；

? 支持電芯老化狀態(tài)的在線讀取，節(jié)省回收過(guò)程的成本；

? 支持ASIL-D功能安全等級(jí)。

DNB1168

通過(guò)采用DNB1168單電芯電池管理芯片方案，電子科技大學(xué)參賽隊(duì)伍的BMS系統(tǒng)成為了比賽中的一大亮點(diǎn)。對(duì)比傳統(tǒng)凌特LTC6804方案，節(jié)約了超過(guò)一半的元器件數(shù)量，同時(shí)將熱失控的預(yù)警時(shí)間提高到秒級(jí)。該套BMS系統(tǒng)還支持通過(guò)在線電化學(xué)阻抗譜（EIS）采集數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)SOH，使得SOH估算精度達(dá)到95%以上。

在電池的熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，電池放電部分針對(duì)比賽要求，使用極端電流和溫度工況進(jìn)行電池?zé)崃糠抡?，得出中間SOC區(qū)段內(nèi)使用自然對(duì)流或風(fēng)冷即可保證電池穩(wěn)定運(yùn)行的結(jié)論。充電的部分采用了實(shí)地整包充電實(shí)驗(yàn)對(duì)電池進(jìn)行了30A恒流充電，實(shí)驗(yàn)效果理想。電池內(nèi)部的隔熱方案則采用了自研的二氧化硅氣凝膠進(jìn)行有效隔熱和阻燃。對(duì)于電池整體機(jī)械性能的仿真，參考了乘用車(chē)安全標(biāo)準(zhǔn)并且結(jié)合ATV車(chē)型工況分別進(jìn)行，最終符合GB/T 31467.3-2015的振動(dòng)、擠壓和沖擊要求以及大賽要求的跌落與球擊標(biāo)準(zhǔn)。

在設(shè)計(jì)和仿真要求完全達(dá)標(biāo)的情況下，隊(duì)員們進(jìn)行了實(shí)物的組裝和驗(yàn)證。先通過(guò)PC+ABS一體支架來(lái)固定單體，既可以節(jié)約成本又可以達(dá)到輕量化的目的；然后使用不同材料鍍的鎳鋼片對(duì)比鎳片、不同焊接工藝的點(diǎn)焊對(duì)比激光焊實(shí)現(xiàn)最佳的焊接效果，保證電池單體的連接穩(wěn)固可靠；接下來(lái)是工裝彎折鋼片、鋁鎳激光焊、接觸電阻測(cè)試將電池串并聯(lián)焊接成組；最后得到與設(shè)計(jì)結(jié)果相近的最終成品。

作品亮點(diǎn)

與其他參賽隊(duì)伍相比，本次電子科技大學(xué)的參賽作品“眾創(chuàng)一號(hào)Tesla Cyberquad電池包”，采用10串10并的電芯模組，電芯單體容量為4.8Ah，創(chuàng)新點(diǎn)主要集中在以下四個(gè)方面：

在線電化學(xué)阻抗譜（EIS）采集功能；

單PCB電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

無(wú)熱敏電阻設(shè)計(jì)；

高隔熱能力。

最后衷心祝賀電子科技大學(xué)Fury方程車(chē)隊(duì)的同學(xué)們?nèi)〉眠@么好的成績(jī)，同時(shí)也使DNB1168再次獲得市場(chǎng)認(rèn)可。