为何动力电池设计困难重重？
2019-10-12 11:49:51
摘要：在电动汽车中，动力电池组中密布各种传感器，以监测电池发热状况与老化效应，以及动态热负荷与自愈效应
在电动汽车中，动力电池组中密布各种传感器，以监测电池发热状况与老化效应，以及动态热负荷与自愈效应。最重要的，电动汽车的动力电池必须在整车架构层面进行设计开发，因为电池的运行状况将影响到整个系统，而且动力电池模块的设计、组装、维护还面临诸多困难。以前汽车的电池总是当做即插即用部件，但在电动汽车上，电池的角色发生了改变。现如今，电池是电动汽车差异化关键，也是电动汽车中最重，同时也是最贵重的部件。
传统汽车中的蓄电池，原本是一个相当简单的零部件。但在电动汽车中，动力电池组中密布各种传感器，以监测电池发热状况与老化效应，以及动态热负荷与自愈效应。最重要的，电动汽车的动力电池必须在整车架构层面进行设计开发，因为电池的运行状况将影响到整个系统，而且动力电池模块的设计、组装、维护还面临诸多困难。“每个人都清楚，电池是电动汽车中最重要，也最有难度的部件。电池决定了一部电动汽车的重要参数，比如续航里程、成本、安全，以及充电的便宜性等，”
新思科技(Synopsys)研发工程师布莱恩·凯利(Bryan Kelly)说，“续航里程短、成本高、电池组易出毛病，以及充电设施分布不均衡，是当前纯电动汽车面临的主要困难。电池提供了能量，但它需要被良好地管理与控制，这样电动汽车其他零部件才能正常运作。”
这就是系统开发思维能发挥作用的地方了。“压缩机、水泵、马达、辅助电源模块，以及车载充电模块，电动汽车需要多种功率电子器件，”凯利说道，“而且，汽车行驶时，上述模块中的功率半导体开开关关，(是耗电的大头)，续航问题总会存在。所以电动汽车中总倾向于用大电池，高功率的大电池需要有相应的功率器件来传输能量。这些大功率器件的开关频率要更高，因为功率器件的开关速度越快，传输电能时浪费的越少，电动汽车围绕电池进行系统设计的一切都是为了能效，提高能效是底线。”
自动驾驶的引入将会大幅增加开发难度。“(引入自动驾驶)必须要更早在全系统层面进行开发，并研究电池在系统中的作用，”新思科技应用工程经理吉姆·巴顿(Jim Patton)说道，“这需要更多的仿真，因为自动驾驶功能非常耗电。(实现自动驾驶功能)开发人员需要增加一堆摄像头，若干影像处理模块，以及很多别的元器件，这些元器件都会增加耗电。自动驾驶功能是电动汽车中另一大耗电模块，开发人员需要认真计算仔细仿真(以满足系统续航要求)。”
上述所有功能的实现都要保证安全。“开发人员可以自动插入开路或短路的电路，进行大量故障仿真，以应对各种意外状况。比如，'如果交流发电机坏了会怎样?我还能把这辆出故障的自动驾驶汽车开到路边吗?' 开发人员要能在安全的前提下处理这种故障，并制定相应的策略以应对不同故障。开发人员要对最坏状况有应对方案，当最坏状况发生，能够把电源从非性命攸关的模块切断，而用以维持刹车等关键部件。”巴顿说道。（能源新闻网）
传统汽车中的蓄电池，原本是一个相当简单的零部件。但在电动汽车中，动力电池组中密布各种传感器，以监测电池发热状况与老化效应，以及动态热负荷与自愈效应。最重要的，电动汽车的动力电池必须在整车架构层面进行设计开发，因为电池的运行状况将影响到整个系统，而且动力电池模块的设计、组装、维护还面临诸多困难。“每个人都清楚，电池是电动汽车中最重要，也最有难度的部件。电池决定了一部电动汽车的重要参数，比如续航里程、成本、安全，以及充电的便宜性等，”
新思科技(Synopsys)研发工程师布莱恩·凯利(Bryan Kelly)说，“续航里程短、成本高、电池组易出毛病，以及充电设施分布不均衡，是当前纯电动汽车面临的主要困难。电池提供了能量，但它需要被良好地管理与控制，这样电动汽车其他零部件才能正常运作。”
这就是系统开发思维能发挥作用的地方了。“压缩机、水泵、马达、辅助电源模块，以及车载充电模块，电动汽车需要多种功率电子器件，”凯利说道，“而且，汽车行驶时，上述模块中的功率半导体开开关关，(是耗电的大头)，续航问题总会存在。所以电动汽车中总倾向于用大电池，高功率的大电池需要有相应的功率器件来传输能量。这些大功率器件的开关频率要更高，因为功率器件的开关速度越快，传输电能时浪费的越少，电动汽车围绕电池进行系统设计的一切都是为了能效，提高能效是底线。”
自动驾驶的引入将会大幅增加开发难度。“(引入自动驾驶)必须要更早在全系统层面进行开发，并研究电池在系统中的作用，”新思科技应用工程经理吉姆·巴顿(Jim Patton)说道，“这需要更多的仿真，因为自动驾驶功能非常耗电。(实现自动驾驶功能)开发人员需要增加一堆摄像头，若干影像处理模块，以及很多别的元器件，这些元器件都会增加耗电。自动驾驶功能是电动汽车中另一大耗电模块，开发人员需要认真计算仔细仿真(以满足系统续航要求)。”
上述所有功能的实现都要保证安全。“开发人员可以自动插入开路或短路的电路，进行大量故障仿真，以应对各种意外状况。比如，'如果交流发电机坏了会怎样?我还能把这辆出故障的自动驾驶汽车开到路边吗?' 开发人员要能在安全的前提下处理这种故障，并制定相应的策略以应对不同故障。开发人员要对最坏状况有应对方案，当最坏状况发生，能够把电源从非性命攸关的模块切断，而用以维持刹车等关键部件。”巴顿说道。（能源新闻网）
