純電動(dòng)汽車電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u22595純電動(dòng)汽車電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例 1260911.1電池模塊在電池包中的布置 1235281.2電池組固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 272311.3電池包冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2140181.5電池包箱體設(shè)計(jì) 3115721.6電池包比能量的計(jì)算 41.1電池模塊在電池包中的布置動(dòng)力電池包由很多的電池模塊構(gòu)成，電池模塊合理布局有利于電池包的安全性。在布置電池模塊時(shí)，盡量保證電池包中電池模塊的使用情況的一致、相鄰電池模塊電壓差較小以及電池模塊間的安全距離。對于本課題電池模塊布置如圖1.12所示。圖1.12電池模塊布置圖動(dòng)力電池包總共由28個(gè)電池模塊組成，為了便于固定將六個(gè)電池模塊固定在一起組成電池組，4排電池組并排排列便可組成電池包。1.2電池組固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電池組支架如圖1.13所示，電池組固定支架包括，主支架、橫支架、豎支架以及底基座等。電池支架主要用來固定電池模塊。由于汽車車況較為復(fù)雜，不僅要求固定支架具有較高的強(qiáng)度要求，還要求支架具有一定的減震作用。主支架和低基座與電池包箱體通過螺栓連接，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度，考慮到減輕電池包的質(zhì)量和加工的簡便，選用鋁作為材料。豎支架直接固定電池模塊，要求具有一定的強(qiáng)度，同時(shí)應(yīng)具有一定的彈性，并在連接處設(shè)置3mm的槽孔，用于安放橡膠材料。豎支架的材料選擇POM，又稱之為賽鋼，賽鋼具有很高的機(jī)械強(qiáng)度、最高的疲勞強(qiáng)度、良好的電氣性能以及耐反復(fù)沖擊性強(qiáng)等特點(diǎn)。豎支架通過四個(gè)螺栓固定在橫支架上，橫支架再與主支架相連接。橫支架為2mm厚的飯金件，具有較高的強(qiáng)度。為了確保良好的絕緣，對橫支架進(jìn)行噴漆處理。整個(gè)結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、加工方便等特點(diǎn)。圖1.13電池組固定支架1.3電池包冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.散熱結(jié)構(gòu)的選擇電池包在快速放電過程中會(huì)聚集大量的熱量，影響電池性能。所以，電池包應(yīng)因地制宜，合理選擇散熱方式和設(shè)計(jì)冷卻結(jié)構(gòu)。電池包的常見的冷卻方式包括空氣冷卻、液冷、相變材料冷卻以及熱管等，各冷卻方式的優(yōu)缺點(diǎn)如表1.6所示。相變材料以及熱管技術(shù)研發(fā)成本較高，液體冷卻結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，并且增加冷卻回路，一旦液體發(fā)生滲漏，可能造成漏電等安全事故。而風(fēng)冷具有結(jié)構(gòu)簡單，成本較低等特點(diǎn)，結(jié)合本課題的特點(diǎn)，選用強(qiáng)制風(fēng)冷的方式進(jìn)行散熱。表1.6冷卻方式的對比【17】優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)空氣冷卻應(yīng)用廣泛；成本較低；結(jié)構(gòu)簡單；并行風(fēng)冷效果好；串行風(fēng)冷不均勻；冷卻效果有限；高電流環(huán)境容易出現(xiàn)熱失控；液體冷卻液體導(dǎo)熱系數(shù),熱容量高；冷卻效果好；散熱較均勻；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；成本較高；電池包比能量較低；變相材料冷卻相變材料無毒；不易燃,成本低；應(yīng)用方便；冷卻效果好；單獨(dú)變相材料導(dǎo)熱率低；散熱材料很多還在試驗(yàn)中；熱管冷卻散熱效果好；能降低電池的最高溫度；需要與電池良好接觸才有好的冷卻效果；動(dòng)力電池上的應(yīng)用還在初步階段；常見的通風(fēng)方式有串行風(fēng)冷和并行風(fēng)冷【18】。并行風(fēng)冷能夠保證電池單元溫差較小，但結(jié)構(gòu)相對于串行風(fēng)冷較為復(fù)雜。對于本課題設(shè)計(jì)的動(dòng)力電池包，縱向長度較小，對流強(qiáng)度較大時(shí)，電池模塊的溫差較小，所以選用串行風(fēng)冷的方式，圖1.14為電池包風(fēng)冷效果圖。圖1.14電池包風(fēng)冷效果圖電池包左側(cè)為進(jìn)氣口，右側(cè)箱壁上安裝兩個(gè)排風(fēng)扇。氣流通過進(jìn)氣口，流經(jīng)電池單體之間的縫隙，在經(jīng)過散熱風(fēng)機(jī)排出到電池包外。1.5電池包箱體設(shè)計(jì)電池包外形尺寸的設(shè)計(jì)電池包的外形尺寸應(yīng)該滿足電動(dòng)汽車的安裝條件【19】，其基本外形因根據(jù)汽車底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)依照汽車底盤布置的要求設(shè)計(jì)為矩形電池包，其基本尺寸如表1.7所示。表1.7電池箱體尺寸項(xiàng)目長度寬度高度尺寸（mm）550546176電池包箱體主要用于保護(hù)電池組，所以在設(shè)計(jì)電池箱體應(yīng)該具有一定的強(qiáng)度。電池包的箱體主要包括下箱體和上箱蓋。下箱體包括主箱體、電源輸出面板、通信面板以及維護(hù)接口面板。電池包的箱體采用2mm厚度的飯金件折彎焊接而成。左側(cè)壁為空氣的進(jìn)氣口，設(shè)計(jì)為百葉窗的形式，起到一定的防塵作用，圖1.15為本課題設(shè)計(jì)的電池包箱體結(jié)構(gòu)。圖1.15電池箱體結(jié)構(gòu)圖2、電池絕緣與防塵處理電池箱體的上下箱體均需要進(jìn)行絕緣和防塵處理，下箱體絕緣處理過程中，下箱體的內(nèi)表面不僅要進(jìn)行噴涂處理，還應(yīng)該貼上絕緣材料。在防塵處理過程中，進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口處安裝一層濾網(wǎng)，起到過濾空氣的作用。1.6電池包比能量的計(jì)算電池包的各組成部分質(zhì)量如1.8表所示。表1.8電池包各部分質(zhì)量項(xiàng)目單個(gè)質(zhì)量（g）數(shù)量（個(gè)）總質(zhì)量電池組7604430416下箱體782117821上箱體238012380排風(fēng)扇3212642低壓電面板2681268電源面板64164其他零部件總質(zhì)量200200電池包總質(zhì)量計(jì)算如下：Μp=1iΜi=30.416+1.380+0.642+0.268+0.064+0.2=41.791kg(式中Μi表示i部分的質(zhì)量。電池包總能量計(jì)算如公式1.24所示?p=n?m?V?C=24×18×3.6V×2.75A?h=4276.8w?h(1.24)式(1.24)中n、m分別表示電池包中電池串并聯(lián)的數(shù)量，V、C分別代電池的標(biāo)稱電壓與標(biāo)稱容量。電池包的比容量計(jì)算如公式（1.25）所示:Εp=?pΜp=4276.8w??41.79kg=101.337W式（1.25）中ΕP表示電池包