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小型纯电动汽车动力电池箱体设计

2018-12-21 16:49 来源: 旺材新能源汽车

摘要:动力电池是目前纯电动汽车的唯一动力能量来源,是影响纯电动汽车性能的重要因素之一。电池包的安全性直接影响到整车的安全性,电池箱体作为电池组的载体,对电池组安全工作和防护起着关键作用。电池箱体设计,需要充分考虑多方面的因素。特别是小型纯电动汽车,因空间非常有限,电池箱体既要装入更多电量的电池,又要与整车完美匹配,所以对电池箱体设计要求会更高。

0 引言

随着电动汽车的发展,动力电池包作为纯电动汽车的核心部件,电池包的安全性逐渐凸显出来,直接影响到整车的安全性。电池包的开发需要充分考虑多方面的因素,需要学习吸收国内外先进技术经验,对设计方案进行反复验证优化。因此就对电池箱体的强度、刚度、散热、防水、绝缘等设计要求很高,所以电池箱体的设计就显得至关重要。小型纯电动汽车,已成为国家产业化战略的主打车型之一,其电池箱体的设计就需要既考虑安全性,又要考虑空间仅限,以及对整车性能的影响。

1 设计要求

1.1 总体要求

电池箱体开发的目标是在满足强度刚度的前提下,满足电气设备外壳防护等级 IP67 设计要求 [1] ,包内电池组在底板生根,线束走向合理、美观且固定可靠。

1.2 碰撞安全性能要求

电池箱体在车辆发生碰撞时,应满足下列要求:

(1)如果动力电池或电池组安装在乘客舱的外部,动力电池、电池组或其部件(电池模块、电解液)不得穿入乘客舱内。

(2)如果动力电池或电池组安装在乘客舱内,电池箱体的任何移动应确保乘客的安全。一般建议人电分离,即动力电池不放在乘客舱内。

(3)发生碰撞时,电池模块或单体不能由于碰撞而从电池箱体内散落,尤其避免从车上甩出。

(4)发生碰撞时,必须第一时间保证电池组的过流断开装置切断连接,并防止动力电池组短路。

(5)发生碰撞时,电池箱体的刚度应保证电池模块或电池单体因挤压发生的变形量在其安全的范围内。

1.3 绝缘与防水性能要求

纯电动汽车动力电池组输出电压高达 200 伏以上,电池箱体除保障容纳电池外,还必须有效隔绝操作人员和乘客与电池的接触;电池箱体必须密封防水,防止进水导致电路短路,电池箱体防护等级要求达到 IP67。设计要求如下:

(1) 电池的两极以及两极的连接板与电池箱体的最小距离必须大于 10mm,防止击穿放电。

(2) 电池箱体整体电泳喷涂,内部涂覆绝缘漆或加装绝缘板 [2] 。

(3) 电池箱体影响密封的焊缝处必须涂密封胶,电池箱体上盖与下箱体配合处加密封材料,接插件固定处必须采取密封措施。

(4) 电池箱体的布置在避让车身和底盘部件的同时要尽量靠上,且其最低点不小于整车最小离地间隙,以满足不同路况的通过性及防止机械损伤。

(5) 电池箱体的进出风口和接插件安装孔尽量布置在电池箱体 1/2 高度以上。

1.4 通风与散热性能要求

汽车持续运行时,尤其是长时间大负荷高速行驶,电池放电会同时释放出大量热量;汽车大电流充电时,也会产生大量的热量。而为保证电池安全和使用寿命,电池箱体必须具备良好的散热能力。

(1)在布置空间允许的情况下,电池模块之间应有适当的间隙,以满足电池自身散热和热膨胀的要求。

(2)内置温度传感器或信息采集板,实时监控电池箱体内电池的温度。

(3)根据电池箱体容量的大小和电池放热特性匹配散热风流量,并保留足够的安全系数。

(4)电池箱体内部通过挡板等导流方式引导内部气流流向,保证每个单体电池充分散热[3] 。

(5)如遇突发故障,必须保障电池电源切断后散热风扇才切断,有一个延迟的过程。

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