德国高校推出新型模块化电池技术

在法兰克福车展上，卡尔斯鲁厄理工学院（以下简称KIT）通过电动公交车展示了模块化电池技术的新概念，该技术可以提高电动公交车上电池能量的利用效率。用于显示器的电动巴士是德国联邦经济和技术部资助的研究项目Competence E的研究成果。

展览的核心装置是一套驱动机构，由高转矩电机、高压电路、电池管理系统和模块化锂电池系统组成。在展览期间，这辆用于道路测试的电动巴士提供了几种不同的电动驱动机构设计。

模块化电池系统

模块化电池系统是驱动机构中最重要的部分，也是该技术的基础。模块化电池系统由电池单元组成的扁平电池组件组成，可以根据人们的需求组合成不同的尺寸和性能。电池模块化技术，或者更准确地说，扁平电池组件可以根据需要具有不同的电池容量、电压和尺寸。每个扁平电池组件的电池单元的数量和长度可以不同。

这种灵活定制的优点是，只要最终的总输出电压不超过60伏（14个电池单元），就可以自行维护，超过60伏的部件必须由受过专门训练的人员进行维护。此外，由于可以控制模块中电池单元的数量，因此可以在内部空间很小的设备中使用小型扁平电池模块。

只要扁平电池组件具有相同的尺寸，它们就可以继续集成到电池组中。得益于自适应连接技术，在电池组中，扁平电池组件的连接模式可以是串联、并联或串联和并联的混合。如果你想建立一个大规模的分布式电池系统，比如固定储能系统，你可以连接多个这样的电池组。

由于电池芯中的导体易于接近，可以应用自动组合处理技术，也可以使用插入式和夹式充电方法。这两种充电模式是目前的主流模式。冷却剂流经与导体相邻的冷却管，以冷却带电导体。带电导体和冷却管安装在电池组内部，与电池组外壳保持一定距离，远离电池组可能被撞击的区域，以确保电池组中的电池单元在被撞击时能够吸收大部分冲击能量，从而最大限度地减少对带电导体和冷却管的损坏并避免安全事故。

电池组还可以通过覆盖在电池单元外表面上的一层加热垫来加热电池单元。当温度低于5℃时，电池单元将无法充电，因此加热垫将派上用场。在电池的充电和放电过程中，电池单元的体积会发生变化，因此在电池组中安装了均匀的可压缩泡沫层，以调整电池组的尺寸，从而确保电池组的安全。泡沫层填充在两个模块的相邻电池单元之间，可以增加摩擦，防止电池单元滑动，减少导体上的机械应力，并使应力均匀分布在扁平电池模块之间。

通过调整扁平电池组件的尺寸和数量，模块化电池组可以适应不同尺寸的各种型号的安装空间。显示器上的电动公交车使用的电池管理系统和变速器控制系统可以根据安装的电池组和其他附件的性能限制来调整公交车的运行状态。

电动巴士展示的是实物。

电动公交车由同步电机驱动，同步电机产生的扭矩通过差速器传递到后轮，从而推动汽车向前行驶。在模块化电池组输出的直流电压为650V的情况下，该传输系统的最大输出功率可达160千瓦，这使电动公交车能够在平坦的道路上以每小时107公里的最高速度行驶。

低速下持续的高扭矩输出可以使总重量为9吨的电动客车以最高25公里/小时的速度爬坡15%的坡度。尽管研究人员设计的模块化电池组最终版本的输出直流电压可以达到750V，但在第一阶段，t……

模块化电池组设置为450V，这限制了电池组的工作电流，从而影响了同步电机的最大输出功率。

为了驱动同步电机，模块化电池组的恒定电流通过逆变器转换为三相交流电。模块化电池组除了为电力系统供电外，还可以通过配电装置与一些高压辅助设备连接，然后使用高压到低压的直流电压转换器将高压直流转换为低压直流，为电动总线上的制动设备、冷却泵、风机和控制设备供电。

汽车的车辆控制系统可以与其他控制系统（如电池管理系统和电机控制系统）交换数据，并可以将驾驶员的操作（油门和制动踏板的位置变化）转换为电动驱动装置的扭矩需求。扭矩需求由电池组的性能决定。

KIT希望通过此次展览验证模块化电池组的创新潜力，并通过模拟运行环境中的实验分析模块化电池包与电动公交车上其他部件之间的相互作用。

能力E

能力E项目涵盖了从制造电池的材料到电动驱动器的所有相关研究内容。随着开放式电池电动汽车驱动技术平台和固定储能系统的发展，该项目的研究重点已转向模块化电池组的工业应用和生产过程。

据估计，到2018年，得益于上下游产业链的整合，一个能量密度为250 WHr/kg的电池系统的生产成本预计约为2100元/kWh。在法兰克福车展上，卡尔斯鲁厄理工学院（以下简称KIT）通过电动公交车展示了模块化电池技术的新概念，该技术可以提高电动公交车上电池能量的利用效率。用于显示器的电动巴士是德国联邦经济和技术部资助的研究项目Competence E的研究成果。

展览的核心装置是一套驱动机构，由高转矩电机、高压电路、电池管理系统和模块化锂电池系统组成。在展览期间，这辆用于道路测试的电动巴士提供了几种不同的电动驱动机构设计。

模块化电池系统

模块化电池系统是驱动机构中最重要的部分，也是该技术的基础。模块化电池系统由电池单元组成的扁平电池组件组成，可以根据人们的需求组合成不同的尺寸和性能。电池模块化技术，或者更准确地说，扁平电池组件可以根据需要具有不同的电池容量、电压和尺寸。每个扁平电池组件的电池单元的数量和长度可以不同。

这种灵活定制的优点是，只要最终的总输出电压不超过60伏（14个电池单元），就可以自行维护，超过60伏的部件必须由受过专门训练的人员进行维护。此外，由于可以控制模块中电池单元的数量，因此可以在内部空间很小的设备中使用小型扁平电池模块。

只要扁平电池组件具有相同的尺寸，它们就可以继续集成到电池组中。得益于自适应连接技术，在电池组中，扁平电池组件的连接模式可以是串联、并联或串联和并联的混合。如果你想建立一个大规模的分布式电池系统，比如固定储能系统，你可以连接多个这样的电池组。

由于电池芯中的导体易于接近，可以应用自动组合处理技术，也可以使用插入式和夹式充电方法。这两种充电模式是目前的主流模式。冷却剂流经与导体相邻的冷却管，以冷却带电导体。带电导体和冷却管安装在电池组内部，与电池组外壳保持一定距离，远离电池组可能被撞击的区域，以确保电池组中的电池单元在被撞击时能够吸收大部分冲击能量，从而最大限度地减少对带电导体和冷却管的损坏并避免安全事故。

电池组还可以加热电池……

lls穿过覆盖在电池单元外表面上的一层加热垫。当温度低于5℃时，电池单元将无法充电，因此加热垫将派上用场。在电池的充电和放电过程中，电池单元的体积会发生变化，因此在电池组中安装了均匀的可压缩泡沫层，以调整电池组的尺寸，从而确保电池组的安全。泡沫层填充在两个模块的相邻电池单元之间，可以增加摩擦，防止电池单元滑动，减少导体上的机械应力，并使应力均匀分布在扁平电池模块之间。

通过调整扁平电池组件的尺寸和数量，模块化电池组可以适应不同尺寸的各种型号的安装空间。显示器上的电动公交车使用的电池管理系统和变速器控制系统可以根据安装的电池组和其他附件的性能限制来调整公交车的运行状态。

电动巴士展示的是实物。

电动公交车由同步电机驱动，同步电机产生的扭矩通过差速器传递到后轮，从而推动汽车向前行驶。在模块化电池组输出的直流电压为650V的情况下，该传输系统的最大输出功率可达160千瓦，这使电动公交车能够在平坦的道路上以每小时107公里的最高速度行驶。

低速下持续的高扭矩输出可以使总重量为9吨的电动客车以最高25公里/小时的速度爬坡15%的坡度。尽管研究人员设计的模块化电池组最终版本的输出直流电压可以达到750V，但在第一阶段，模块化电池包的输出直流电电压被设置为450V，这限制了电池组的工作电流，从而影响了同步电机的最大输出功率。

为了驱动同步电机，模块化电池组的恒定电流通过逆变器转换为三相交流电。模块化电池组除了为电力系统供电外，还可以通过配电装置与一些高压辅助设备连接，然后使用高压到低压的直流电压转换器将高压直流转换为低压直流，为电动总线上的制动设备、冷却泵、风机和控制设备供电。

汽车的车辆控制系统可以与其他控制系统（如电池管理系统和电机控制系统）交换数据，并可以将驾驶员的操作（油门和制动踏板的位置变化）转换为电动驱动装置的扭矩需求。扭矩需求由电池组的性能决定。

KIT希望通过此次展览验证模块化电池组的创新潜力，并通过模拟运行环境中的实验分析模块化电池包与电动公交车上其他部件之间的相互作用。

能力E

能力E项目涵盖了从制造电池的材料到电动驱动器的所有相关研究内容。随着开放式电池电动汽车驱动技术平台和固定储能系统的发展，该项目的研究重点已转向模块化电池组的工业应用和生产过程。

据估计，到2018年，得益于上下游产业链的整合，一个能量密度为250 WHr/kg的电池系统的生产成本预计约为2100元/kWh。

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