對于電池Pack技術研發人員，設計好一款動力電池系統，重點在于梳理機、電、熱、化之間的相互關系，相互作用、相互影響，定量和定性地分析產品是否可以滿足產品設計指標。

熟悉特斯拉的朋友都知道，單論電池和電動車技術，特斯拉其實是排不上號的，但特斯拉卻一飛沖天，成為全球各大車企的對標車型。究其原因，就在于其出色的電池包設計及BMS技術。

由此可見，一直被認為技術門檻低的動力電池Pack技術，其實在電動汽車整車性能中扮演著非常重要的角色。

當前，通過動力電池包的輕量化來大幅度提升能量密度已經成為行業內的主流方向，但筆者想要強調的是，在輕量化的設計過程中，一定要注意嚴格把控動力電池系統的性能變化。

事實上，動力電池Pack是一個非常有講究的環節，比如電池PACK的電子和電氣組件在較強的機械載荷下是否會發生連接松動？是否會加速老化？電氣與結構組件之間的距離是否會影響絕緣性能？BMS功能失效是否會導致電芯發生過充進行引起熱失控？溫度變化對電池荷電狀態(SOC)計算精度會產生怎樣的影響？長期高溫環境使用，電池壽命衰減程度如何？

這些問題都直接影響著整車性能，而對于電池Pack技術研發人員來說，設計好一款動力電池系統，重點在于梳理機、電、熱、化之間的相互關系，相互作用、相互影響，定量和定性地分析產品是否可以滿足產品設計指標。

機、電、熱、化四個方面幾乎涉及了動力電池的全部性能，是研發人員需要注意的核心技術。

機

電池包裝載在汽車上，首先得考慮和滿足機械方面的特征，產品需要具有足夠的強度和剛度，在振動、沖擊等機械載荷下不發生形變和功能異常，在碰撞、擠壓、翻滾、跌落等事故狀態下有足夠的安全防護。

電

電動汽車依靠電能驅動車輛行駛，瞬時功率可能高達幾百千瓦，電壓范圍從幾十伏特到幾百伏特，電流也可以達到正負幾百安培，大電流的充電和放電，以及高電壓的輸出，意味著電池包有很高的電氣載荷要求。

此外，整個電池包由非常多的單體電池構成，為了有效地管理這些電池，控制電池包的充放電，以及響應整車層面的功能需求，電池包還有一套非常復雜的電池管理系統(BMS)，由傳感器、執行器、控制器(電控單元)等組件構成，采集系統的電壓、電流、溫度等數據，進行復雜的計算，與整車其他部件進行通信，完成特定的功能，實施判定系統的運行邊界，控制系統的異常狀態等。

熱

1、首先是針對外部環境的熱管理要求，在北半球的高緯度地區，冬季的室外溫度會達到-30℃，甚至更低，而在低緯度地區，夏季的地面溫度可以達到50℃以上，電動汽車必須面對嚴寒和酷暑這兩個極端的使用環境溫度要求。目前的電池技術，還無法應對這種挑戰，為了延長電池的使用壽命，也不能讓電池工作在如此寬廣的環境溫度下，所以必須在電池包設計的時候，為電池裝配“空調”系統，夏季能夠降溫，冬季能夠加熱，從而解決大范圍變化的環境溫度所帶來的挑戰。

2、針對內部熱管理要求，因為電池內阻和電氣部件阻抗的存在，充放電條件下，電池包內部會發熱，電流越大，發熱量越大，如果不能及時把內部熱量散出去，輕則影響電池壽命，導致使用壽命快速衰減，重則引起熱失控，帶來安全問題。電池包產品的熱管理系統是非常復雜的，要解決加熱、散熱、保溫、熱均衡等幾方面問題。

化

化指的是電化學，即電池的電化學機理。以目前大量使用的鋰電池為例，其表現出來的物理特性是有電化學機理所決定的。鋰離子在正極和負極之前來回的穿梭，與正極和負極發生化學反應，改變分子結構，從而在正負極之間表現出充電和放電的物理特性(電子移動)。

化學反應的數量規模，決定了電池的充放電的能量(產生的電子數量)；化學反應的快慢，決定的充放電速度；化學反應的的可控與不可控，決定了電池的安全性；化學反應的可逆程度，決定了電池的壽命。電池內部的化學反應，除了跟電池本身的材料相關之外，還與外部的電氣載荷和溫度有非常大的相關性。如我們所知的，大倍率的充放電或者高溫度下使用，會導致電池壽命的衰減，短路會導致熱失控等現象。

總結

電池PACK系統集成，是復雜系統產品開發的關鍵，除了對各個子系統需要有深入的研究之外，還要特別關注子系統的接口、交叉、相互影響等，以及由此表現出來的新特性。系統集成需要應用大量的過程分析方法、輔助以仿真分析和測試驗證，才能達到產品設計目標。