（文章來源：EEToday電子頭條）

任何電動汽車（EV）的基本部件都是電池。蓄電池的設(shè)計必須滿足車輛使用的電機和充電系統(tǒng)的要求。 這包括物理限制，例如車輛車身內(nèi)的有效包裝以最大化容量。作為電動車重量的供能，設(shè)計人員還必須考慮電池在車輛中的位置，因為它們會影響電源效率和車輛操控特性（這通常是你經(jīng)?？吹诫姵胤胖迷谲囕v底板下的原因）。以下是EV電池設(shè)計中一些規(guī)范、安全注意事項和管理系統(tǒng)的概述。

電動汽車蓄電池通常由數(shù)百個小的、單獨的電池組成，這些電池按串聯(lián)/并聯(lián)配置排列，以在最終電池組中實現(xiàn)所需的電壓和容量。普通電池組由18到30個串聯(lián)的并聯(lián)電池組成，以獲得所需的電壓。一個額定電壓為400V的電池組通常有96個系列的電池組。當前車輛的通用額定組電壓范圍為混合動力/插入式混合動力車輛的100V-200V，電動車輛的400V-800V及更高。這是因為較高的電壓允許在相同直徑的銅電纜上以較小的損耗傳輸更多的電力。

更高電壓的缺點包括在整個系統(tǒng)中需要更高額定電壓的元件。它們還可以防止在車載充電器中使用低電壓的直流快速充電站，而無需在車載充電器中加入某種類型的直流直流升壓轉(zhuǎn)換器。 另一方面，常見的電池容量范圍如下：混合動力汽車：0.5至2kWh；插電式混合動力汽車： 4至20kWh；電動車：30至100kWh或以上。

在設(shè)計時，電池代表了對安全性的多重挑戰(zhàn)，也代表了電池內(nèi)永久存在的高壓。在輸出接頭之前，蓄電池組內(nèi)部通常有保險絲，通常位于正極和負極。特殊的大電流密封繼電器稱為接觸器，它將內(nèi)部保險絲連接到電池本身。

接觸器具有犧牲接觸等特性，以防止由于接觸點蝕而增加的電阻。它們通常還包括一個輔助觸點，以檢測內(nèi)部焊接，如果接觸器在大電流通過時有意或無意地打開，可能會發(fā)生這種情況。接觸器線圈電源通常通過HVIL或高壓互鎖回路，該回路沿高壓電纜（通常包含在每個連接器中）在系統(tǒng)中的所有高壓部件之間進行循環(huán)，從而使接觸器無法接收電源以關(guān)閉。除非所有高壓連接牢固地插入電池，否則關(guān)閉。

預充電接觸器在主接觸器之前閉合，以允許小電流通過大電阻流入系統(tǒng)。這限制了進入系統(tǒng)中所有大電容器的浪涌電流，并允許電池管理系統(tǒng)在高電流路徑完成之前檢測短路。通常在主接觸器的兩側(cè)連續(xù)監(jiān)測隔離，并且如果從高壓系統(tǒng)的任一側(cè)到底盤的隔離降低到小于500歐姆/伏，則將發(fā)生故障。

特斯拉還在他們的Model 3和更新的電池組中加入了一種新的安全裝置，稱為火焰保險絲。如果接觸器被焊接，該裝置可以通過小的煙火裝料吹開，這允許它們使用不太堅固的接觸器。有時在電池輸出端包括放電電阻和接觸器，以使系統(tǒng)在關(guān)閉后主動放電至安全電壓。

電池的電池組需要被監(jiān)測并保持平衡，電池組中包括專門的電路板來執(zhí)行這項任務(wù)。這些電路板必須包括一個獨立的通信接口，因為每個電路板的接地參考電壓將是數(shù)百伏，彼此和主BMS（電池管理系統(tǒng)）不同。這些電路板監(jiān)測每個模塊的電壓和溫度以及模塊之間互連的溫度。它們還包含一小組電阻來執(zhí)行平衡任務(wù)。

電池組內(nèi)的電池塊必須保持在幾毫伏的范圍內(nèi)，以允許最大功率傳輸進出電池組。由于電池制造中的自然差異，一些電池塊的充電或放電速度比其他電池塊稍快。為了解決這一問題，在充電過程中，需要進行平衡，以從最高電壓塊中消耗少量的電源，使其靠近其他塊。這些塊監(jiān)控板還提供了額外的電池組安全功能，可以非常精確地監(jiān)控電池組內(nèi)的電池溫度和互連點。例如，在損壞的電池的情況下，這意味著可以在嚴重損壞之前發(fā)生故障，甚至可能發(fā)生火災。

最后，電池管理系統(tǒng)或BMS管理監(jiān)視和控制電池組各個方面的任務(wù)。當前分流器向BMS報告各種信息，包括傳入和傳出的總電荷。接觸器之前和之后的電壓測量允許監(jiān)測電池組系統(tǒng)電壓。接觸器控制和節(jié)能器電路管理接觸器閉合，并在接觸器拉入后最小化通過線圈的靜態(tài)電流。BMS還與塊管理板持續(xù)通信，以監(jiān)控電池電壓和溫度以及控制平衡。

監(jiān)測整個系統(tǒng)和連接器溫度，以檢測連接器或螺栓松動導致的任何高電阻連接。系統(tǒng)和包裝隔離也會持續(xù)受到監(jiān)控，其他可能的冗余安全功能也可以被整合。BMS還通過汽車以太網(wǎng)或CAN總線向車輛的其他部分提供通信接口，在該接口中，BMS與逆變器、充電器和其他系統(tǒng)進行通信。它計算并提供充電和放電電流限制、電池組健康狀態(tài)和充電狀態(tài)，并在接觸器必須打開時通知其他系統(tǒng)，因此理想情況下它們可以在沒有負載的情況下打開。