動力電池系統設計詳解

　　動力電池系統作為電動汽車的重要組成部分，下文主要按其的具體結構及功能來談談設計要求。分為電池模組、電池管理系統、熱管理系統、電氣及機械系統這四個主要部分。

　　一、電池模組的結構及設計

　　動力電池模組是指動力電池單體經由串并聯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的次級結構之一。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。在查閱資料統計得到的不同材料電芯基本性質如下表所示。

　　按電芯的結構形狀來分，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的性能。因此在進行動力電池系統設計，一定要根據整車的設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的容量。然后在進行電池模塊設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設計錯誤，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性能造成影響。電池模組由多個動力電芯串并聯組合而成，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。

　　動力電池系統的結構設計流程（電芯→模塊→系統）

　　在結合整車設計要求的前提下對電池模組進行設計時，電池模組設計需要考慮以下幾個方面：

　　1、電池成組的固定連接方式要根據動力電池系統設計的整體要求對選定好的電芯結構形狀進行。

　　2、電池模塊的裝配要求松緊度適中，各結構部件具有足夠的強度，防止因電池內外部力的作用而發生變形或破壞。

　　3、電芯及電池模塊要有專門的固定裝置，結構緊湊且要根據電池箱體的散熱情況設置通風散熱通道。

　　4、電池單體之間的導電連接距離盡量短，連接可靠，最好是柔性連接，各導電連接部位的導電能力要滿足用電設備的最大過流能力。

　　5、充分考慮電池串并聯高壓連接之間的絕緣保護問題，例如絕緣間隙和爬電距離等。

　　方形電芯和圓柱電芯的電池模組