基于某車型的動力電池布置方法

王彥平　安泰日　馬遠征　王薇薇

摘 要：本文基于某車型的開發(fā)經驗，總結出一些針對規(guī)則型動力電池與異形動力電池的布置空間挖掘方法，分析動力電池布置需要考慮的細節(jié)問題，闡述了布置電池厚的校核及優(yōu)化方法。

關鍵詞：電動汽車 動力電池 總體架構 布置

Arrangement Method of Power Battery based on a certain Vehicle Type

Wang Yanping，An Tairi，Ma Yuanzheng，Wang Weiwei

Abstract：Based on the development experience of a certain vehicle model， this article summarizes some methods for digging the layout space of regular power batteries and special-shaped power batteries， analyzes the detailed issues that need to be considered in the layout of power batteries， and explains how to check and optimize the layout of battery thickness.

Key words：electric vehicle， power battery， overall structure， layout

1 引言

隨著純電動汽車的發(fā)展不斷加速，純電動汽車的研發(fā)也在不斷積累寶貴經驗。純電動汽車研發(fā)是以總體架構設計作為導向，確定整車參數，而后細化設計發(fā)動機艙、乘員艙、下車體等策略。其中動力電池是純電動汽車的能量來源，作為三電系統(tǒng)之一，動力電池的布置也十分重要。本文基于某車型的布置經驗，總結出一些規(guī)則型電池與異形電池的布置方法及優(yōu)化方法。

2 總體架構

根據某車型的總體架構策略，確定整車參數，其中包括人體坐姿、整車高度及地板高度等目標。本文所陳述的布置方法，是假設兩種不同的車高方案，匹配兩種不同的電池方案，車高帶寬分別分布于1490mm～1500mm，1560mm～1610mm。

3 電池空間設計

3.1 針對1490mm～1500mm的車高帶寬

由于車高限制，為了保證乘員艙的空間充足、人體坐姿舒適，底盤離地間隙就會被壓縮到很小的范圍。需要充分利用整車的現有空間，前、后排座椅下方、中通道的空間比較規(guī)整，且零部件少，使得這些位置成了挖掘動力電池布置空間的首選。這種布置方法充分利用了下車體空間，在不占用乘員艙空間、儲物空間的前提下，達到緊湊布置的效果。這樣挖掘出的電池空間多適用于異型電池，如“工”字型、“土”字型、“丁”字型等。

3.2 針對1560mm～1610mm的車高帶寬

由于車高較高，在保證人體坐姿舒適的前提下，可以得到良好的底盤離地空間。這樣，充分利用底盤的大面積平整空間布置電池，完全可以滿足整車的續(xù)航里程。這樣的電池空間多適用于規(guī)則型電池，既減小了電池組的布置難度，也減小了電池殼的制造工藝難度。對于正向設計的車型，電池還可以充分利用第二排座椅下方的空間來疊加模組;對于燃油車改電動車的共平臺車型，電池也可以充分利用原油箱的位置來疊加模組，達到外形規(guī)則、又可以增加電量的目的。

4 電池優(yōu)化思路

在完成電池空間的挖掘后，可以按照下面的步驟細化方案，優(yōu)化電池體積，見圖3。

（1）優(yōu)化體積：在滿足續(xù)航里程的同時，以厚度最薄、體積最小作為優(yōu)化目標。（2）優(yōu)化容量：在滿足電池離地的同時，以電量最大作為優(yōu)化目標，見圖4。（3）電池殼體：優(yōu)化殼體材料、加工工藝，以質量最輕、占用空間最小作為優(yōu)化目標（如帶翻邊的殼體，爭取滿足密封的同時，做到翻邊寬度最?。?。（4）電池內部：優(yōu)化電池內部的模組及高壓元器件布置，以縮小電池體積。

5 電池布置校核

5.1 在動力電池細節(jié)設計的同時，需同時考慮電池周邊的安全因素

以某車型的布置研究為例，遵循下面的檢查步驟。

[1]根據總體架構的定義，電池里地需要滿足最小離地要求。

[2]電池與前排座椅下方地板最小安全間隙，推薦值≥5mm。

[3]電池與后排人體腳下方地板最小安全間隙，推薦值≥5mm。

[4]電池在舉升過程中，與后排座椅下方地板的最小舉升間隙，推薦值≥12mm。

[5]電池與后排座椅下方地板最小安全間隙，推薦值≥5mm。

[6]電池在舉升過程中，后懸處于下極限狀態(tài)（某車型的后懸為扭梁非獨懸），此間隙為電池舉升間隙校核項，推薦值≥12mm。

[7、8、9、13、14、15]異型電池的凸包與座椅下方地板的最小安全間隙，推薦值≥12mm。

[10、12]電池在舉升過程中，與中通道兩側鈑金的最小舉升間隙，推薦值≥12mm。

[11]占用中通道空間的電池與中通道Z向安全間隙，推薦值≥12mm。

5.2 電池周邊校核，見圖6

（1）電池與制動硬管，需同時滿足舉升要求及安全要求，建議≥15mm。

（2）電池與手剎拉索，需同時滿足舉升要求及安全要求，建議≥15mm。

（3）電池高壓線束插接件處，與周邊（如副車架、車身大梁等）需滿足總裝插接要求（具體視插接件大小而定）。

5.3 其他事項

（1）電池需滿足感知提出的整車外部可視性要求，可視范圍內無外露。

（2）布置時，綜合考慮副車架、制動硬管、動力電池、手剎拉索、后懸架的裝配順序是否合理。

（3）關注制動硬管在電池和副車架之間的布置是否合理。

（4）手剎拉索的穿出位置，優(yōu)先考慮中通道下方，如果間隙不足，其次選擇座椅下方。

（5）燃油車改電動車的共平臺車型項目，考慮電池后支架是否可以借用油箱安裝點，盡可能保證車身改動量最小。

6 結語

綜上所述，動力電池的布置形式，其本質就是遵循總體架構方案，合理挖掘現有空間，充分利用整車空間，在乘員艙空間與電池空間的互相爭奪博弈中尋求平衡?；舅悸肥钦嚳臻g利用最大化，在座椅下方、中通道空間內布置異型電池，在地板以下的平整空間布置規(guī)則型電池。充分考慮周邊的安全因素，使得電池與各零部件合理布置。

參考文獻：

[1]楊光德.《雙模式純電動汽車布置研究》.

[2]陳尚瑞.動力電池熱管理系統(tǒng)研究[D].西安科技大學，2020.

[3]袁林.電動汽車動力電池箱有限元分析及結構優(yōu)化研究[D].青島大學，2020.