動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳解
動(dòng)力電池系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車的重要組成部分，下文主要按其的具體結(jié)構(gòu)及功能來(lái)談?wù)勗O(shè)計(jì)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(jī)械系統(tǒng)這四個(gè)主要部分。
一、電池模組的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)
動(dòng)力電池模組是指動(dòng)力電池單體經(jīng)由串并聯(lián)方式組合并加保護(hù)線路板及外殼后，能夠直接提供電能的組合體，是組成動(dòng)力電池系統(tǒng)的次級(jí)結(jié)構(gòu)之一。動(dòng)力電池單體即電芯，按正極材料來(lái)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(tǒng)計(jì)得到的不同材料電芯基本性質(zhì)如下表所示。
按電芯的結(jié)構(gòu)形狀來(lái)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(diǎn)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(jìn)而影響整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)的性能。因此在進(jìn)行動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一定要根據(jù)整車的設(shè)計(jì)要求去選擇電芯的材料及形狀。
那么首先要通過(guò)電動(dòng)汽車的動(dòng)力需求以及各種高電壓機(jī)器配件等所需的消耗電力、時(shí)間以及使用溫度來(lái)確定電池系統(tǒng)的容量。然后在進(jìn)行電池模塊設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到動(dòng)力電池的特性。因?yàn)閯?dòng)力電池在不同溫度下輸出/輸入會(huì)發(fā)生變化。容量、輸出性能會(huì)隨使用時(shí)間逐漸退化。電池的性能與選擇一旦出現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，將不能滿足低溫時(shí)的加速性能和爬坡性能，并且當(dāng)電池老化時(shí)還會(huì)給系統(tǒng)性能造成影響。電池模組由多個(gè)動(dòng)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(cè)線路等。
動(dòng)力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程（電芯→模塊→系統(tǒng)）
在結(jié)合整車設(shè)計(jì)要求的前提下對(duì)電池模組進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，電池模組設(shè)計(jì)需要考慮以下幾個(gè)方面：
1、電池成組的固定連接方式要根據(jù)動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體要求對(duì)選定好的電芯結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行。
2、電池模塊的裝配要求松緊度適中，各結(jié)構(gòu)部件具有足夠的強(qiáng)度，防止因電池內(nèi)外部力的作用而發(fā)生變形或破壞。
3、電芯及電池模塊要有專門的固定裝置，結(jié)構(gòu)緊湊且要根據(jù)電池箱體的散熱情況設(shè)置通風(fēng)散熱通道。
4、電池單體之間的導(dǎo)電連接距離盡量短，連接可靠，最好是柔性連接，各導(dǎo)電連接部位的導(dǎo)電能力要滿足用電設(shè)備的最大過(guò)流能力。
5、充分考慮電池串并聯(lián)高壓連接之間的絕緣保護(hù)問(wèn)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