新型電動(dòng)汽車電池防護(hù)倉研究

王強(qiáng)

【摘 要】闡述分析了電動(dòng)汽車普通型電池倉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和不足，論證了電池防護(hù)倉的散熱和安全要求。提出了一種新型結(jié)構(gòu)的電池防護(hù)倉，該新型防護(hù)倉采用風(fēng)扇強(qiáng)制通風(fēng)，并能自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度；在溫度的平衡控制方面，底部采用導(dǎo)熱條，能及時(shí)將熱量傳遞到外界；在安全方面，電池倉壁采用外壁、內(nèi)壁和中間蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，既減輕了總量，又能對內(nèi)部進(jìn)行多層保護(hù)。最后，分析了電池倉及支架的其它功能要求。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)汽車；電池倉；防護(hù)

中圖分類號(hào)： U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）09-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.09.012

Research on New Battery Protection Poles for Electric Vehicles*

WANG Qiang

（College of Automotive Engineering， Zhejiang Jiaotong Vocational and Technical College， Hangzhou， Zhejiang 311112， China）

【Abstract】The structural characteristics and deficiencies of common battery compartments for electric vehicles are described and analyzed， and the requirements for heat dissipation and safety of battery protection compartments are demonstrated. A new type of battery protection compartment is proposed. The new protection compartment uses forced fan ventilation and can automatically adjust the cooling intensity. In terms of temperature balance control， the bottom is made of heat conducting strips， which can transfer heat to the outside in a timely manner； in terms of safety The wall of the battery compartment adopts the outer wall， the inner wall and the intermediate honeycomb sandwich structure， which not only reduces the total amount， but also protects the interior. Finally， other functional requirements of the battery compartment and bracket are analyzed.

【Key words】Electric vehicle； Battery compartment； Protection

0 引言

電動(dòng)汽車電池組一般由電池模塊或單體電池組成，一個(gè)電池模塊又由多個(gè)單體電池組成，電池則裝載在一個(gè)箱體中，即電池倉。隨著電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用，電動(dòng)汽車電池的使用安全性和碰撞安全性也越來越擺在突出的位置，當(dāng)電動(dòng)汽車電池長時(shí)間使用或外界環(huán)境溫度較高時(shí)，將使電池溫度過高，不但縮短了電池的使用壽命，而且也存在著一定的安全隱患，特別是當(dāng)汽車的電池部位發(fā)生碰撞時(shí)，有可能造成嚴(yán)重的安全事故，所以，需要探求一種能夠?qū)﹄姵赝L(fēng)散熱、減小碰撞損傷的防護(hù)方法和裝置。

1 普通型電池倉結(jié)構(gòu)分析

現(xiàn)以某普通型電動(dòng)汽車單體電池倉結(jié)構(gòu)為例，如圖1所示，對其進(jìn)行分析。

由圖1可知，普通型電池倉具有如下特點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡單、電池安裝緊湊，便于生產(chǎn)制造和電池的布置；

（2）底部散熱良好，但對電池的強(qiáng)度保護(hù)降低；

（3）電池倉側(cè)壁采用肋條結(jié)構(gòu)，質(zhì)量小，但強(qiáng)度較高。

（4）電池倉側(cè)壁全封閉，不利于散熱；

（5）電池倉壁只有肋和倉壁薄板，碰撞吸能性不足。

2 新型結(jié)構(gòu)的電池防護(hù)倉

動(dòng)力電池在工作時(shí)必不可免的會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，不同的電池其發(fā)熱程度也有差異，有的電池采用自然通風(fēng)即可滿足散熱需要，但更多的電池則因其發(fā)熱量大而必須采用強(qiáng)制通風(fēng)，這樣才能保證電池的正常和安全工作[1]。而且，在電動(dòng)汽車上，由于動(dòng)力電池組的各個(gè)電池或各個(gè)分電池布置在不同的位置，各處的散熱條件和其周圍工作環(huán)境不同，這些差異也會(huì)對電池的充放電性能和使用壽命造成影響。所以，亟需研究既能保證電池的散熱通風(fēng)、又具有良好安全特性的電池防護(hù)倉。

2.1 新型電池防護(hù)倉結(jié)構(gòu)

基于以上分析，提出了一種新型結(jié)構(gòu)的電池倉防護(hù)結(jié)構(gòu)，如圖2所示，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：

1-冷卻風(fēng)扇；2-導(dǎo)熱條；3-內(nèi)部吸能結(jié)構(gòu)

（1）電池裝于電池倉內(nèi)，通過安裝于電池倉上的冷卻風(fēng)扇1對電池進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)散熱。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可隨環(huán)境溫度而調(diào)節(jié)，從而改變了電池表面的通風(fēng)量、調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。

（2）為了提高防護(hù)水平，電池底部采用全封閉式結(jié)構(gòu)，但也使底部通風(fēng)條件不佳，不利于散熱。為了改善散熱，平衡溫度，底部裝有導(dǎo)熱條2，導(dǎo)熱條為高導(dǎo)熱系數(shù)材料，其能將電池底部的熱量傳遞到電池倉的外壁，防止電池底部因熱量積聚而造成電池過熱。

（3）電池倉壁3采用耐撞吸能多層結(jié)構(gòu)，其外壁和內(nèi)壁選用強(qiáng)度高、不易變形的材料，中間夾層采用蜂窩吸能結(jié)構(gòu)，并選用易變形、吸能性好的材料，以緩沖和吸收碰撞沖擊的能量，保護(hù)電池，當(dāng)汽車的電池部位受到碰撞時(shí)，能夠?qū)﹄姵剡M(jìn)行多層防護(hù)。

具體實(shí)施時(shí)，電池倉的規(guī)格和式樣可根據(jù)用戶和市場需要調(diào)整設(shè)計(jì)，風(fēng)扇可根據(jù)具體電池倉的尺寸布置多個(gè)。

2.2 新型電池防護(hù)倉溫度控制原理

現(xiàn)對該新型電池防護(hù)倉的溫度控制原理加以說明，溫度控制主要由溫控處理器、溫度傳感器和冷卻風(fēng)扇共同完成。溫控處理器、溫度傳感器和冷卻風(fēng)扇工作模塊示意圖如圖3所示。

當(dāng)電源插口連接外部電源后，就能給溫控處理器和風(fēng)扇供電，溫控處理器能接收和處理溫度傳感器發(fā)送過來的溫度信號(hào)，進(jìn)而控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)根據(jù)倉內(nèi)溫度變化而調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的目標(biāo)。

3 電池倉及支架的其它功能要求

（1）電池倉的絕緣等要滿足法規(guī)的要求，配有漏電保護(hù)、高壓切斷和緊急情況處理裝置，以確保安全[2-3]。

（2）電池倉的支架要便于動(dòng)力電池組或其分組的安裝，要能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化拆卸，也要方便各種線束的連接。

（3）電池倉支架的位置和形狀確定好后，要與通風(fēng)通道、風(fēng)扇口、溫度傳感器等的布置和安裝配合好。

【參考文獻(xiàn)】

[1]何洪文.電動(dòng)汽車原理與構(gòu)造[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]GB/T 18384.2-2015，電動(dòng)汽車安全要求 第2部分：操作安全和故障防護(hù)[S].

[3]GB/T 18384.3-2015，電動(dòng)汽車安全要求 第3部分：人員觸電防護(hù)[S].