任何電動汽車 (EV) 的基本部件都是電池。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，例如車體內(nèi)的有效包裝以限度地提高容量。作為電動汽車重量的主要影響因素，設(shè)計人員還必須考慮電池在車輛內(nèi)的放置位置，因為它會影響功率效率和車輛操控特性（這通常就是您經(jīng)常看到電池放置在車輛底板下方的原因） 。
　　以下概述了電動汽車電池設(shè)計中涉及的一些規(guī)格、安全注意事項和管理系統(tǒng)。
　　電動汽車電池規(guī)格：電壓和容量
　　電動汽車電池通常由數(shù)百個小型獨立電池組成，這些電池以串聯(lián)/并聯(lián)配置排列，以在終電池組中實現(xiàn)所需的電壓和容量。普通電池組由 18-30 個串聯(lián)并聯(lián)電池塊組成，以達到所需的電壓。例如，一個 400 V 標稱電池組通常有大約 96 個串聯(lián)塊（如 Tesla Model 3）。
　　當(dāng)前車輛中混合動力/插電式混合動力汽車的常見標稱電池組電壓范圍為 100 V-200 V，純電動汽車的標稱電池組電壓范圍為 400 V 至 800 V 甚至更高。其原因是更高的電壓允許在相同直徑（和質(zhì)量）的銅電纜上傳輸更多的功率，同時損失更少。
　　具有串聯(lián)單個電池的電動汽車電池系統(tǒng)示例。
　　具有串聯(lián)單個電池的電動汽車電池系統(tǒng)示例。
　　較高電壓的缺點包括整個系統(tǒng)中需要更高額定電壓的組件。它們還阻止使用較低電壓的直流快速充電站，而不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 2 kWh
　　插電式混合動力汽車：  4 至 20 kWh
　　電動汽車： 30至100千瓦時或以上。
　　電動汽車電池的安全性：接觸器（和高溫保險絲）
　　電池在設(shè)計以及電池內(nèi)部存在的高電壓方面面臨著多重安全挑戰(zhàn)。
　　保險絲位于電池組內(nèi)部輸出連接器之前，通常位于正極和負極側(cè)。稱為接觸器的特殊高電流密封繼電器將內(nèi)部保險絲連接到電池本身。

　

　　一系列松下EV繼電器/直流接觸器（左）和接觸器結(jié)構(gòu)分解。圖片由松下提供
　　接觸器具有犧牲觸點等功能，以防止由于觸點點蝕而導(dǎo)致電阻增加。它們還經(jīng)常包含一個輔助觸點來檢測內(nèi)部焊接，如果接觸器在大電流通過時有意或無意地打開，則可能會發(fā)生內(nèi)部焊接。
　　接觸器線圈電源通常通過 HVIL（或高壓互鎖環(huán)路），該環(huán)路沿著高壓電纜（通常合并到每個連接器中）沿著系統(tǒng)中的所有高壓組件進行環(huán)路。因此，除非所有高壓連接都牢固地插入電池，否則接觸器無法接收電源來閉合。
　　預(yù)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到短路。
　　通常在主接觸器的兩側(cè)對隔離進行持續(xù)監(jiān)控。如果高壓系統(tǒng)任一側(cè)與底盤的隔離降至每伏 500 歐姆以下，就會發(fā)生故障。
　　Tesla 還在其 Model 3 和更新的電池組中加入了一種新的安全裝置，稱為熱熔保險絲。如果接觸器被焊接，該設(shè)備可能會被少量的煙火炸藥炸開，這使得它們可以使用不太堅固的接觸器。有時，電池的輸出端會包含放電電阻器和接觸器，以允許系統(tǒng)在關(guān)閉后主動放電至安全電壓。
　　電動汽車電池監(jiān)控 PCB
　　電池組的電池需要進行監(jiān)控并保持平衡，電池組中包含專門的電路板來執(zhí)行此任務(wù)。這些板必須包括一個隔離的通信接口，因為每個板的接地參考彼此之間以及與主電池管理系統(tǒng)之間都有數(shù)百伏的差異。
　　這些板監(jiān)視每個塊的電壓和溫度以及塊之間互連的溫度。它們還包含小組電阻器來執(zhí)行平衡任務(wù)。
　　電池組內(nèi)的電池塊彼此之間必須保持在幾毫伏以內(nèi)，以允許功率傳入和傳出電池組。由于電池制造的自然差異，某些模塊的充電或放電速度會比其他模塊稍快。為了解決這個問題，在充電過程中會執(zhí)行平衡，從電壓塊消耗少量電力，以使它們靠近其他塊。
　　這些塊監(jiān)控板還為電池組提供了額外的安全功能。它們可以非常地監(jiān)控電池組內(nèi)的電池和互連點的溫度。如果電池損壞，這意味著可以在嚴重損壞甚至可能發(fā)生火災(zāi)之前出現(xiàn)故障。
　　電池管理系統(tǒng)
　　，電池管理系統(tǒng)（通常稱為 BMS）負責(zé)管理和控制電池組的各個方面。
　　電流分流器向 BMS 各種信息，包括傳入和傳出電池組的總電荷。接觸器之前和之后的電壓測量可以監(jiān)控電池組系統(tǒng)電壓。接觸器控制和節(jié)能器電路管理接觸器閉合，并在觸點吸合后限度地減少通過線圈的靜態(tài)電流。
　　BMS 還與區(qū)塊管理板保持持續(xù)通信，以監(jiān)控電池電壓和溫度并控制平衡。

　　400V 電池組的參考設(shè)計框圖。圖片由德州儀器 (TI)提供
　　監(jiān)控整個系統(tǒng)和連接器溫度，以檢測由松動的連接器或螺栓引起的任何高電阻連接。
　　系統(tǒng)和電池組隔離也會受到持續(xù)監(jiān)控，并且可以合并其他潛在的冗余安全功能。BMS 還向車輛的其余部分提供通信接口（通常通過汽車以太網(wǎng)或 CAN 總線），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、包裝健康狀態(tài)和充電狀態(tài)，并在接觸器必須打開時通知其他系統(tǒng)，以便理想情況下它們可以在沒有負載的情況下打開。