【科普】教你如何設(shè)計動力電池系統(tǒng)

　　動力電池系統(tǒng)指用來給電動汽車的驅(qū)動提供能量的一種能量儲存裝置，由一個或多個電池包以及電池管理系統(tǒng)組成。動力電池系統(tǒng)設(shè)計要以滿足整車的動力要求和其他設(shè)計為前提，同時要考慮電池系統(tǒng)自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和安全及管理設(shè)計等方面。

　　一種典型的動力電池系統(tǒng)

　　由于不同種類電動汽車的結(jié)構(gòu)和工作模式的不同，導致對動力電池的性能要求也不一樣。純電動汽車行駛完全依賴于動力電池系統(tǒng)的能量，電池系統(tǒng)容量越大，可以續(xù)航里程越長，但所需電池系統(tǒng)的體積和重量也越大。雖然混合動力汽車對動力電池系統(tǒng)的容量要求比純電動汽車要低，但要能夠在某些時候提供較大的瞬時功率。而串聯(lián)式和并聯(lián)式混合動力汽車對電池系統(tǒng)的要求又有所區(qū)別。

　　因此動力電池系統(tǒng)的設(shè)計流程一般如下（1）首先確定整車的設(shè)計要求（2）然后確定車輛的功率及能量要求（3）選擇所能匹配合適的電芯（4）確定電池模塊的組合結(jié)構(gòu)形式（5）確定電池管理系統(tǒng)設(shè)計及熱管理系統(tǒng)設(shè)計要求（6）仿真模擬及具體試驗驗證。

　　動力電池系統(tǒng)作為電動汽車的重要組成部分，下文主要按其具體結(jié)構(gòu)及功能來談談設(shè)計要求。分為電池模組、電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、電氣及機械系統(tǒng)這四個主要部分。

　　1.電池模組的結(jié)構(gòu)及設(shè)計

　　動力電池模組是指動力電池單體經(jīng)由串并聯(lián)方式組合并加保護線路板及外殼后，能夠直接提供電能的組合體，是組成動力電池系統(tǒng)的次級結(jié)構(gòu)之一。動力電池單體即電芯，按正極材料來分，主要包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰以及鎳鈷錳酸鋰三元材料等。

　　按電芯的結(jié)構(gòu)形狀來分，主要分為圓柱電芯和方形電芯以及軟包這三種，各自的優(yōu)缺點也十分明顯。在一定程度上，電芯的性能決定了電池模組的性能進而影響整個動力電池系統(tǒng)的性能。因此在進行動力電池系統(tǒng)設(shè)計，一定要根據(jù)整車的設(shè)計要求去選擇電芯的材料及形狀。

　　那么首先要通過電動汽車的動力需求以及各種高電壓機器配件等所需的消耗電力、時間以及使用溫度來確定電池系統(tǒng)的容量。然后在進行電池模塊設(shè)計時要考慮到動力電池的特性。因為動力電池在不同溫度下輸出/輸入會發(fā)生變化。容量、輸出性能會隨使用時間逐漸退化。電池的性能與選擇一旦出現(xiàn)設(shè)計錯誤，將不能滿足低溫時的加速性能和爬坡性能，并且當電池老化時還會給系統(tǒng)性能造成影響。電池模組由多個動力電芯串并聯(lián)組合而成，包括單體電芯、固定框架、電連接裝置，還有溫度傳感器、電壓檢測線路等。

　　動力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計流程（電芯→模塊→系統(tǒng)）

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