1.首先是针对外部环境的热管理要求。在北半球高纬度地区,冬季室外温度将达到-30甚至更低,而在低纬度地区,夏季地面温度可达50以上。电动汽车必须面对严寒酷暑的极端环境温度要求。目前的电池技术无法应对这一挑战。为了延长电池的使用寿命,电池不能在如此宽的环境温度下工作。因此,在设计电池组时,电池必须配备“空调”系统,夏天可以降温,冬天可以升温,从而解决环境温度大范围变化带来的挑战。
2.根据内部热管理的要求,由于电池内阻和电气元件阻抗的存在,电池组内部在充放电条件下会产生热量。电流越大,发热量越大。如果内部热量不能及时散发,不仅会影响电池寿命,还会造成使用寿命迅速衰减,严重时会造成热失控,带来安全问题。电池组产品的热管理系统非常复杂,需要解决加热、散热、保温和热平衡等几个问题。变化
3.化学是指电化学,即电池的电化学机理。以目前广泛使用的锂电池为例,其物理特性由电化学机理决定。锂离子在正负极前来回穿梭,与正负极发生化学反应,改变分子结构,从而表现出正负极之间充放电(电子运动)的物理特性。化学反应的数量和规模决定了电池的充放电能量(产生的电子数)。化学反应的速度决定了充放电速度;可控和不可控的化学反应决定了电池的安全性。化学反应的可逆程度决定了电池的寿命。电池的内部化学反应不仅与电池本身的材料有关,还与外部电负载和温度有关。我们知道,高速充放电或高温使用会导致电池寿命衰减,短路会导致热失控。
4.电池系统集成是复杂系统产品开发的关键。除了对每个子系统进行深入研究之外,还应特别关注子系统之间的接口、交集和相互影响,以及它们所表现出的新特性。系统集成需要应用大量的过程分析方法,辅以仿真分析和测试验证,以实现产品设计目标。