1.电池模组的结构及设计
动力电池模组是指动力电池单体经由串并联方式组合并加保护线路板及外壳后，能够直接提供电能的组合体，是组成动力电池系统的次级结构之一。动力电池单体即电芯，按正极材料来分，主要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及镍钴锰酸锂三元材料等。在查阅资料统计得到的不同材料电芯基本性质如下表所示。
正极材料LFPLMO LTO LCO NCA NCM
能量密度(Wh/kg) 80-130 105-120 70 120-150 80-220 140-180
功率密度(W/kg) 1400-2400 1000 750 600 1500-1900 500-3000
单体电压(V) 3.2-3.3 3.8 2.2-2.3 3.6-3.8 3.6 3.6-3.7
循环寿命 1000-2000 ＞500 ＞4000 ＞700 ＞1000 1000-4000
工作温度(℃) -20~+60 -20~+60 -40~+60 -20~+60 -20~+60 -20~+55
按电芯的结构形状来分，主要分为圆柱电芯和方形电芯以及软包这三种，各自的优缺点也十分明显。在一定程度上，电芯的性能决定了电池模组的性能进而影响整个动力电池系统的性能。因此在进行动力电池系统设计，一定要根据整车的设计要求去选择电芯的材料及形状。
电池结构
① 圆柱结构
优点：工艺成熟度高、生产效率高、过程控制严格，成品率及电芯一致性高。壳体结构成熟，工艺制造成本低。
缺点：集流体上电流密度分布不均匀，造成内部各部分反应程度不一致；电芯内部产生的热量很难得到快速释放，累积会造成电池的安全隐患。
② 方形结构
优点：对电芯的保护作用要高，可以通过减少单体电池的厚度保证内部热量的快速传导，电芯的安全性能有较大的改善。
缺点：壳体在电芯总重中所占的比重较大，导致单体电池的能量密度较低，内部结构复杂，自动化工艺成熟度相对较低。
③ 软包结构
优点：外部结构对电芯的影响小，电芯性能能优良；封装采用的材质质量要小，电池的能量密度最高。
缺点：大容量电池密封工艺难度增加、可靠性相对较差；所采用的铝塑复合封装膜机械强度低，铝塑复合膜的寿命制约了电池的使用寿命。
那么首先要通过电动汽车的动力需求以及各种高电压机器配件等所需的消耗电力、时间以及使用温度来确定电池系统的容量。然后在进行电池模块设计时要考虑到动力电池的特性。因为动力电池在不同温度下输出/输入会发生变化。容量、输出性能会随使用时间逐渐退化。电池的性能与选择一旦出现设计错误，将不能满足低温时的加速性能和爬坡性能，并且当电池老化时还会给系统性能造成影响。电池模组由多个动力电芯串并联组合而成，包括单体电芯、固定框架、电连接装置，还有温度传感器、电压检测线路等。
动力电池系统的结构设计流程（电芯→模块→系统)
2.电池管理系统的设计
电池管理系统（BMS），即BatteryManagement System，通过检测电池组中各单体电池的状态来确定整个电池系统的状态，并根据它们的状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施，实现对动力电池系统及各单体的充放电管理以保证动力电池系统安全稳定地运行。电池管理系统的基本功能可以分为检测、管理、保护这三大块。具体来看，包括数据采集、状态监测、均衡控制、热管理、安全保护、信息管理等功能。
电池管理系统在硬件上可以分为主课模块和从控模块两大块。主要由数据采集单元（采集模块）、中央处理单元（主控模块）、显示单元、均衡单元检测模块（电流传感器、电压传感器、温度传感器、漏电检测）、控制部件（熔断装置、继电器）等组成。在动力电池管理系统中的软件设计功能一般包括电压检测、温度采集、电流检测、绝缘检测、SOC 估算、CAN 通讯、放电均衡功能、系统自检功能、系统检测功能、充电管理、热管理等。整体的设计指标包括最高可测量总电压、最大可测量电流、SOC估算误差、单体电压测量精度、电流测量精度、温度测量精度、工作温度范围、CAN通讯、故障诊断、故障记忆功能、在线监测与调试功能等。
3.热管理系统的设计
电池热管理系统是从使角度出发，用来确保电池系统工作在适宜温度范围内的一套管理系统,主要由电池箱、传热介质、监测设备等部件构成。电池热管理系统有如下几项主要功能:(1)电池温度的准确测量和监控；(2)电池组温度过高时的有效散热和通风；(3)低温条件下的快速加热,使电池组能够正常工作；(4)有害气体产生时的有效通风；(5)保证电池组温度场的均匀分布。
在进行电池热管理系统设计时，一般设计要求有如下几个方面：
·电池满功率工作的温度区间定义及电池降功率工作区间定义。具备电池低温启动性能要求及电池隔热功能。
·电池制冷和制热功能：电池系统需要设计在低温下能够快速升温, 以达到整车大功率和能量的需求, 或者整车热管理系统采用空调系统或发动机冷却水来维持电池系统在最优的工作温度区间。而采用主动方式还是被动方式的加热和散热，效率会有很大差别。
·制冷和制热方案, 如风冷或液冷。风冷方案设计主要考虑电池系统结构的设计, 风道, 风扇的位置及功率的选择, 风扇的控制策略等。液冷方案设计主要考虑冷却管道, 流场, 进出口冷却剂的流量、温度、压降。水泵及整车空调压缩机的控制策略等。在采用风冷冷却系统与与液冷冷却系统时要考虑各自的优缺点。
①风冷
优点：结构配置相对简单，系统重量相对较轻，工艺成本低。不会出现漏液的可能，能够及时通风排除有害气体。
缺点：与电池接触壁面之间的热交换系统低，冷却或加热速度相对液体较慢。
②液冷
优点：与电池接触壁面之间的热交换系统相对较大，冷却或加热的速度要快。
缺点：系统重量相对较大，设计较复杂，零部件多。维修和包养成本高。存在漏液的可能性，
液冷式冷却结构示意图
液冷系统几个关键部件：
1. 冷凝器
冷凝器是一种由管子与散热片组合起来的热交换器。其作用是：将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸汽进行冷却，使其凝结为高压制冷剂液体。冷凝器的管片材料最早的全铜的，现在大部分是全铝的，少量有采用铜管铝片的（主要用于大客车空调器，美国少数轿车上仍保留铜管铝片形式）。
2.蒸发器
蒸发器的作用则是将膨胀阀出来的低压制冷剂蒸发而吸收车内空气的热量，从而达到车内降温的目的。
3.水泵
发动机通过皮带轮带动水泵轴承及叶轮转动，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘，同时产生一定的压力，然后从出水道或水管流出。叶轮的中心处由于冷却液被甩出而压力降低，水箱中的冷却液在水泵进口与叶轮中心的压差作用下经水管被吸入叶轮中，实现冷却液的往复循环。
4.相关规范标准要求
标准
名称
GB/T 31484-2015
电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法
GB/T 31485-2015
电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法
GB/T 31486-2015
电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法
GB/T 31467.1-2015
电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程
GB/T 31467.2-2015
电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程
GB/T 31467.3-2015
电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分：安全性要求与测试方法
GB/T 18384.1-2015
电动汽车 安全要求 第1部分：车载可充电储能系统
GB/T 18384.2-2015
电动汽车 安全要求 第2部分：操作安全和故障防护
GB/T 18384.3-2015
电动汽车 安全要求 第3部分:人员触电防护
GB 4208-2008
外壳防护等级（IP代码）
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