电动汽车蓄电池你了解多少？

电动汽车的设计是一个复杂的概念。下面我们来看看每一辆电动汽车的核心: 电池。
电动汽车的基本部件是电池。电池的设计必须满足汽车使用的发动机和充电系统的要求。
这包括物理约束，如在车辆的身体内的有效包装，以最大限度地提高容量。作为电动汽车重量的主要因素，设计者还必须考虑电池在车辆中的位置，因为它们会影响动力效率和车辆操作特性(这通常是为什么你经常看到电池放在车辆底盘下面)。
这里是一些规范的概述，安全考虑，管理系统，进入电动汽车电池设计。

电动汽车电池规格: 电压和容量

一个电动汽车电池通常由数百个小的单个电池组成，这些电池以串联或并联的方式排列，以便在最终的电池组中达到所需的电压和容量。一个普通组件是由18-30个并联单元串联组成，以达到所需的电压。例如，一个400v 名义包通常有约96个系列块(如特斯拉模型3)。
目前车辆的标称电压通常为混合动力/插电式混合动力车辆的100v-200v 和纯电动车辆的400v 至800v 及以上。原因是更高的电压允许更多的权力，以较少的损失在相同的直径(和质量)的铜电缆转移。

串联单体电池的电动汽车蓄电池系统实例

较高电压的缺点包括整个系统中需要额定电压较高的部件。它们还可以防止使用低电压直流快速充电站，而无需在车载充电器中加入某种类型的 DC-DC 升压转换器。
另一方面，常见的电池容量范围如下:

混合动力车辆: 0.5至2千瓦时
插电式混合动力车辆: 4至20千瓦时
电动车: 30至100千瓦时或以上。

电动汽车电池的安全: 接触器(和火焰保险丝)

当涉及到设计时，电池代表了安全的多重挑战，以及永久存在于其中的高电压。
保险丝存在于电池组内的输出连接器之前，通常在正面和负面。特殊的大电流密封继电器称为接触器连接内部保险丝到电池本身。

一系列松下 EV 继电器/直流接触器(左)和一个接触器的结构故障
接触器纳入功能，如牺牲接触，以防止增加电阻由于接触点蚀。它们还经常包括一个辅助触点，用于检测在大电流通过接触器时有意或无意地打开接触器时可能发生的内部焊接。
接触器线圈电源通常通过 HVIL 或高压联锁回路，该回路沿着高压电缆(通常并入每个连接器)穿过系统中的所有高压元件，因此，除非所有高压连接都牢固地插入电池，否则接触器无法接收电源关闭。
预充电接触器在主接触器之前关闭，允许小电流通过一个大电阻流入系统。这限制了涌流进入系统中所有大电容器的电流，并允许电池管理系统在大电流通路完成之前检测短路。
隔离是不断监测，通常是在两个主要接触器，并发生故障，如果从任何一方的高压系统的底盘下降到低于500欧姆每伏特。
特斯拉还在他们的 Model 3和更新的包装中加入了一种新的安全装置，即众所周知的引信。如果接触器被焊接，这个装置可以通过一个小的烟火充电器吹开，这使得它们可以使用不那么结实的接触器。放电电阻器和接触器有时包括在整个电池的输出，以便使系统在关机后主动放电到安全电压。

电动汽车电池监控板

电池的单元块需要被监测和保持平衡，专门的电路板包括在这个包执行这项任务。这些电路板必须包括一个隔离的通信接口，因为每个电路板的地基参考电压将是彼此之间和来自主要的 BMS (电池管理系统)的数百伏特。
这些电路板监控每个块的电压和温度以及块之间互连的温度。他们还包括小组的抵抗进行平衡的任务。
包装内的细胞块必须保持在几毫伏的彼此允许最大的权力转让进出包装。由于电池制造过程中的自然差异，有些电池块充电或放电的速度会比其他电池块稍快一些。为了解决这个问题，在充电过程中，需要进行平衡，即从最高电压区域排出少量电能，使其与其他电压区域接近。
这些块状监控板还提供了包装的额外安全功能，可以非常精确地监控电池的温度和包装内的相互连接点。比如说，在电池受损的情况下，这意味着在严重的损害甚至可能发生火灾之前，故障就会增加。

电池管理系统(BMS)

最后，电池管理系统，或者通常所说的 BMS，管理监视和控制电池组的所有方面的任务。
目前分流报告各种信息的 BMS，包括总电荷转移进出包。电压测量之前和之后的接触器允许监测包系统电压。接触器控制和省电器电路管理接触器关闭和最小化静态电流通过线圈后，接触已拉入。
该 BMS 也是在不断的通信与块管理委员会，以监测电池电压和温度和控制平衡。

参考设计框图为400v 电池组。
整个系统和连接器的温度受到监控，以检测任何由连接器或螺栓松动引起的高电阻连接。
系统和包的隔离也是连续监控的，其他可能冗余的安全特性可以合并。BMS 还向车辆的其余部分公开一个通信接口(通常通过汽车以太网或 CAN 总线) ，在这些接口上，它与变频器、充电器和其他系统进行通信。它计算和提供充电和放电电流限制，包装状态的健康和状态的充电，并通知其他系统时，接触器必须打开，以便理想情况下，他们可以打开没有负载目前。

白纪龙老师从事电子行业已经有15个年头到目前为止已开发过的产品超上百款，目前大部分都已经量产上市从2018年开始花了5年的时间
潜心录制了上千集的实战级电子工程师系列课程获取更多干货知识，好文阅读可微信搜索“纪客老白”公众号、视频号
老白的初心是“愿天下工程师不走弯路”