從標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)角度聊聊電池包的設(shè)計元素

標(biāo)準(zhǔn)是十分有趣的東西，里面蘊(yùn)含了很多設(shè)計元素，可以給產(chǎn)品設(shè)計工程師提供很多設(shè)計思路。以電池包設(shè)計為例，電池包是機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)的集合體，這里主要根據(jù)各種電池標(biāo)準(zhǔn)里面的要求，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，介紹一些電池包的一般要求。

1) 整車安裝條件

電池的外觀尺寸應(yīng)該滿足整車的尺寸要求，并且在電池包和整車之間需要提供必要的機(jī)械連接界面和電氣連接界面。電池箱體的安裝位置應(yīng)該避開車輛底盤上的運(yùn)動部件，且盡可能靠上，同時需要考慮到電池維修時的方便性。安裝位置還需要考慮車輛的重心分布和整車載荷分布。例如將電池包布置在車輛地板和后座位下部，可以有效利用中間通道和座位底下的空間，例如，Volt的T型電池（這段可能跟具體標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)性不是特別明顯，但是是電池包設(shè)計中一個重要的步驟，所以加了這一段）。

2) 密封性/IP等級要求

具備一定的防水防塵能力，密封性/IP等級要求也隨著電池包在整車上安裝位置的不同而不同。密封的介質(zhì)可以使電池包本身的結(jié)構(gòu)，也可以是借助整車的結(jié)構(gòu)。如果電池包安裝在車輛的涉水區(qū)域，則要求密封等級要求較高，比如IP67。電池上、下蓋之間密封考慮使用密封膠或其他方式，接插件固定處也需要采取密封。通常，上蓋主要起密封防護(hù)作用，不是主要的結(jié)構(gòu)支承部件，因此可以采用較薄的設(shè)計（例如沖壓成型的鍍鋅薄鋼板），而在上蓋翻邊上沖壓斷續(xù)半圓筋可以更好的提高與下蓋接觸面的強(qiáng)度和密封性。電池箱體的材料選擇一般可以考慮：焊接性、加工型、噴涂性、輕量化。國內(nèi)電池包印象比較深的密封設(shè)計是榮威e550的電池包，的金魚缸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其*的密封性設(shè)計，特別是電池箱里面的白色小棉襖，太有想法了。

3) 熱管理要求

電池工作過程中會產(chǎn)生熱量，需要及時將這些熱量釋放出來，防止電池溫度過高造成熱失控。同時需要保證電池包內(nèi)部的溫度均勻性、以及溫度梯度差異滿足一定的范圍要求。在電池箱體內(nèi)空間允許的情況下，模塊之間保留適當(dāng)?shù)拈g隙，提供散熱空間。冷卻系統(tǒng)的散熱能力需要跟電池放熱特性相互匹配，并保留一定安全系數(shù)。采用風(fēng)冷時，進(jìn)出風(fēng)口要防止水、塵的侵入，進(jìn)風(fēng)口一般設(shè)置到?jīng)]有其他熱源的地方。

4) 防撞減震要求

車輛行駛過程中會有顛簸，還可能有沖擊、碰撞或撞擊等情況發(fā)生，電池需要能夠?qū)@些情況具有防護(hù)能力。在車輛發(fā)生碰撞的時候，電池箱體需要滿足以下要求：

a) 電池及其部件不得穿入車輛乘客艙內(nèi)，電池箱體不應(yīng)該發(fā)生移動

b) 電池箱內(nèi)部電池模塊或單體電池、及其他部件不能從箱體上脫落、甩出

c) 碰撞時，電池系統(tǒng)能夠切斷高壓電路

d) 碰撞時，電池箱體需要提供足夠的強(qiáng)度來保護(hù)電池箱內(nèi)的電池、電子部件不受損。

有一些學(xué)術(shù)研究的顯示，電池的不平行布置（與水平面有夾角）可以有效緩解后側(cè)碰撞造成的破壞（電池碰撞保護(hù)的設(shè)計設(shè)計較多的車輛結(jié)構(gòu)，以后可以單獨(dú)聊一下）

5) 電氣絕緣要求

電動汽車一般都屬于高壓范疇，需要考慮電池組與電池箱體、電池箱體與車身之間的絕緣。例如，常見的一些設(shè)計考慮因素包括：

a) 電池的兩極、兩極與電池箱體的必須滿足一定的zui小距離，例如10mm以上，防止擊穿放電

b) 電池箱體整體采用整體電泳，內(nèi)部絕緣涂層或加裝其他絕緣裝置

c) 絕緣等級一般至少滿足100或500V/Ω

d) 高壓系統(tǒng)要采用“浮地”

在具體實(shí)施設(shè)計時，要需要對每一個元素進(jìn)行更加深入的研究。在各種標(biāo)準(zhǔn)中，都散落著對電池包的各方面的很多要求，譬如，電池國標(biāo)里面就包含著對電池設(shè)計的直接的要求，例如GB/T 18384.1/2/3-2015, GB/T31467.3-2015, GB/T31486-2015, GB/T31498-2015, GB20071-2006等等，這里還不包括國外、的各種標(biāo)準(zhǔn)。對于一個電池設(shè)計工程師而言，研究國內(nèi)外各種標(biāo)準(zhǔn)是十分重要的環(huán)節(jié)。 

參考資料

GB20071-2006 汽車側(cè)面碰撞的成員保護(hù)