對(duì)于設(shè)計(jì)研發(fā)人員，電池PACK的電子和電氣組件在較強(qiáng)的機(jī)械載荷下是否會(huì)發(fā)生連接松動(dòng)？是否會(huì)加速老化？電氣與結(jié)構(gòu)組件之間的距離是否會(huì)影響絕緣性能？BMS功能失效是否會(huì)導(dǎo)致電芯發(fā)生過充進(jìn)行引起熱失控？溫度變化對(duì)電池荷電狀態(tài)（SOC）計(jì)算精度會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？長期高溫環(huán)境使用，電池壽命衰減程度如何？

電池包作為新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)的核心部件，安全與性能是最重要的指標(biāo)。電池包系統(tǒng)集成，在于梳理機(jī)、電、熱、化之間的相互關(guān)系，相互作用、相互影響，定量和定性地分析產(chǎn)品是否可以滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)。

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

電動(dòng)汽車依靠電能驅(qū)動(dòng)車輛行駛，瞬時(shí)功率可能高達(dá)幾百千瓦，電壓范圍從幾十伏特到幾百伏特，電流也可以達(dá)到正負(fù)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(gè)電池包由非常多的單體電池構(gòu)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(yīng)整車層面的功能需求，電池包還有一套非常復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)（BMS），由傳感器、執(zhí)行器、控制器（電控單元）等組件構(gòu)成，采集系統(tǒng)的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)，進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，與整車其他部件進(jìn)行通信，完成特定的功能，實(shí)施判定系統(tǒng)的運(yùn)行邊界，控制系統(tǒng)的異常狀態(tài)等。

1、首先是針對(duì)外部環(huán)境的熱管理要求，在北半球的高緯度地區(qū)，冬季的室外溫度會(huì)達(dá)到-30℃，甚至更低，而在低緯度地區(qū)，夏季的地面溫度可以達(dá)到50℃以上，電動(dòng)汽車必須面對(duì)嚴(yán)寒和酷暑這兩個(gè)極端的使用環(huán)境溫度要求。目前的電池技術(shù)，還無法應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)，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(huán)境溫度下，所以必須在電池包設(shè)計(jì)的時(shí)候，為電池裝配“空調(diào)”系統(tǒng)，夏季能夠降溫，冬季能夠加熱，從而解決大范圍變化的環(huán)境溫度所帶來的挑戰(zhàn)。

2、針對(duì)內(nèi)部熱管理要求，因?yàn)殡姵貎?nèi)阻和電氣部件阻抗的存在，充放電條件下，電池包內(nèi)部會(huì)發(fā)熱，電流越大，發(fā)熱量越大，如果不能及時(shí)把內(nèi)部熱量散出去，輕則影響電池壽命，導(dǎo)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(chǎn)品的熱管理系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，要解決加熱、散熱、保溫、熱均衡等幾方面問題。

化指的是電化學(xué)，即電池的電化學(xué)機(jī)理。以目前大量使用的鋰電池為例，其表現(xiàn)出來的物理特性是有電化學(xué)機(jī)理所決定的。鋰離子在正極和負(fù)極之前來回的穿梭，與正極和負(fù)極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變分子結(jié)構(gòu)，從而在正負(fù)極之間表現(xiàn)出充電和放電的物理特性（電子移動(dòng)）。化學(xué)反應(yīng)的數(shù)量規(guī)模，決定了電池的充放電的能量（產(chǎn)生的電子數(shù)量）；化學(xué)反應(yīng)的快慢，決定的充放電速度；化學(xué)反應(yīng)的的可控與不可控，決定了電池的安全性；化學(xué)反應(yīng)的可逆程度，決定了電池的壽命。電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，除了跟電池本身的材料相關(guān)之外，還與外部的電氣載荷和溫度有非常大的相關(guān)性。如我們所知的，大倍率的充放電或者高溫度下使用，會(huì)導(dǎo)致電池壽命的衰減，短路會(huì)導(dǎo)致熱失控等現(xiàn)象。

電池PACK系統(tǒng)集成，是復(fù)雜系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵，除了對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)需要有深入的研究之外，還要特別關(guān)注子系統(tǒng)的接口、交叉、相互影響等，以及由此表現(xiàn)出來的新特性。系統(tǒng)集成需要應(yīng)用大量的過程分析方法、輔助以仿真分析和測(cè)試驗(yàn)證，才能達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)。對(duì)于設(shè)計(jì)研發(fā)人員，電池PACK的電子和電氣組件在較強(qiáng)的機(jī)械載荷下是否會(huì)發(fā)生連接松動(dòng)？是否會(huì)加速老化？電氣與結(jié)構(gòu)組件之間的距離是否會(huì)影響絕緣性能？BMS功能失效是否會(huì)導(dǎo)致電芯發(fā)生過充進(jìn)行引起熱失控？溫度變化對(duì)電池荷電狀態(tài)（SOC）計(jì)算精度會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？長期高溫環(huán)境使用，電池壽命衰減程度如何？

電池包作為新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)的核心部件，安全與性能是最重要的指標(biāo)。電池包系統(tǒng)集成，在于梳理機(jī)、電、熱、化之間的相互關(guān)系，相互作用、相互影響，定量和定性地分析產(chǎn)品是否可以滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)。

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

電動(dòng)汽車依靠電能驅(qū)動(dòng)車輛行駛，瞬時(shí)功率可能高達(dá)幾百千瓦，電壓范圍從幾十伏特到幾百伏特，電流也可以達(dá)到正負(fù)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(gè)電池包由非常多的單體電池構(gòu)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(yīng)整車層面的功能需求，電池包還有一套非常復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)（BMS），由傳感器、執(zhí)行器、控制器（電控單元）等組件構(gòu)成，采集系統(tǒng)的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)，進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，與整車其他部件進(jìn)行通信，完成特定的功能，實(shí)施判定系統(tǒng)的運(yùn)行邊界，控制系統(tǒng)的異常狀態(tài)等。

1、首先是針對(duì)外部環(huán)境的熱管理要求，在北半球的高緯度地區(qū)，冬季的室外溫度會(huì)達(dá)到-30℃，甚至更低，而在低緯度地區(qū)，夏季的地面溫度可以達(dá)到50℃以上，電動(dòng)汽車必須面對(duì)嚴(yán)寒和酷暑這兩個(gè)極端的使用環(huán)境溫度要求。目前的電池技術(shù)，還無法應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)，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(huán)境溫度下，所以必須在電池包設(shè)計(jì)的時(shí)候，為電池裝配“空調(diào)”系統(tǒng)，夏季能夠降溫，冬季能夠加熱，從而解決大范圍變化的環(huán)境溫度所帶來的挑戰(zhàn)。

2、針對(duì)內(nèi)部熱管理要求，因?yàn)殡姵貎?nèi)阻和電氣部件阻抗的存在，充放電條件下，電池包內(nèi)部會(huì)發(fā)熱，電流越大，發(fā)熱量越大，如果不能及時(shí)把內(nèi)部熱量散出去，輕則影響電池壽命，導(dǎo)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(chǎn)品的熱管理系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，要解決加熱、散熱、保溫、熱均衡等幾方面問題。

化指的是電化學(xué)，即電池的電化學(xué)機(jī)理。以目前大量使用的鋰電池為例，其表現(xiàn)出來的物理特性是有電化學(xué)機(jī)理所決定的。鋰離子在正極和負(fù)極之前來回的穿梭，與正極和負(fù)極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變分子結(jié)構(gòu)，從而在正負(fù)極之間表現(xiàn)出充電和放電的物理特性（電子移動(dòng)）。化學(xué)反應(yīng)的數(shù)量規(guī)模，決定了電池的充放電的能量（產(chǎn)生的電子數(shù)量）；化學(xué)反應(yīng)的快慢，決定的充放電速度；化學(xué)反應(yīng)的的可控與不可控，決定了電池的安全性；化學(xué)反應(yīng)的可逆程度，決定了電池的壽命。電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，除了跟電池本身的材料相關(guān)之外，還與外部的電氣載荷和溫度有非常大的相關(guān)性。如我們所知的，大倍率的充放電或者高溫度下使用，會(huì)導(dǎo)致電池壽命的衰減，短路會(huì)導(dǎo)致熱失控等現(xiàn)象。

電池PACK系統(tǒng)集成，是復(fù)雜系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵，除了對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)需要有深入的研究之外，還要特別關(guān)注子系統(tǒng)的接口、交叉、相互影響等，以及由此表現(xiàn)出來的新特性。系統(tǒng)集成需要應(yīng)用大量的過程分析方法、輔助以仿真分析和測(cè)試驗(yàn)證，才能達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)。