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基于某车型的动力电池布置方法

2021-09-12 23:21:30·  来源：电动学堂  作者：王彦平等  
　
文章来源：1.上汽通用五菱汽车股份有限公司2.湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司1引言随着纯电动汽车的发展不断加速，纯电动汽车的研发也在不断积累宝贵经验。纯
文章来源：1.上汽通用五菱汽车股份有限公司2.湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司
1引言
随着纯电动汽车的发展不断加速，纯电动汽车的研发也在不断积累宝贵经验。纯电动汽车研发是以总体架构设计作为导向，确定整车参数，而后细化设计发动机舱、乘员舱、下车体等策略。其中动力电池是纯电动汽车的能量来源，作为三电系统之一，动力电池的布置也十分重要。本文基于某车型的布置经验，总结出一些规则型电池与异形电池的布置方法及优化方法。
2总体架构
根据某车型的总体架构策略，确定整车参数，其中包括人体坐姿、整车高度及地板高度等目标。本文所陈述的布置方法，是假设两种不同的车高方案，匹配两种不同的电池方案，车高带宽分别分布于1490mm～1500mm，1560mm～1610mm。
3电池空间设计
3.1针对1490mm~1500mm的车高带宽
由于车高限制，为了保证乘员舱的空间充足、人体坐姿舒适，底盘离地间隙就会被压缩到很小的范围。需要充分利用整车的现有空间，前、后排座椅下方、中通道的空间比较规整，且零部件少，使得这些位置成了挖掘动力电池布置空间的首选。这种布置方法充分利用了下车体空间，在不占用乘员舱空间、储物空间的前提下，达到紧凑布置的效果。这样挖掘出的电池空间多适用于异型电池，如“工”字型、“土”字型、“丁”字型等。
3.2针对1560mm~1610mm的车高带宽
由于车高较高，在保证人体坐姿舒适的前提下，可以得到良好的底盘离地空间。这样，充分利用底盘的大面积平整空间布置电池，完全可以满足整车的续航里程。这样的电池空间多适用于规则型电池，既减小了电池组的布置难度，也减小了电池壳的制造工艺难度。对于正向设计的车型，电池还可以充分利用第二排座椅下方的空间来叠加模组；对于燃油车改电动车的共平台车型，电池也可以充分利用原油箱的位置来叠加模组，达到外形规则、又可以增加电量的目的。
4电池优化思路
在完成电池空间的挖掘后，可以按照下面的步骤细化方案，优化电池体积，见图3。
（1）优化体积：在满足续航里程的同时，以厚度最薄、体积最小作为优化目标。（2）优化容量：在满足电池离地的同时，以电量最大作为优化目标，见图4。（3）电池壳体：优化壳体材料、加工工艺，以质量最轻、占用空间最小作为优化目标（如带翻边的壳体，争取满足密封的同时，做到翻边宽度最小）。（4）电池内部：优化电池内部的模组及高压元器件布置，以缩小电池体积。
 
5电池布置校核
5.1在动力电池细节设计的同时，需同时考虑电池周边的安全因素
以某车型的布置研究为例，遵循下面的检查步骤。
[1]根据总体架构的定义，电池里地需要满足最小离地要求。
[2]电池与前排座椅下方地板最小安全间隙，推荐值≥5mm。
[3]电池与后排人体脚下方地板最小安全间隙，推荐值≥5mm。
[4]电池在举升过程中，与后排座椅下方地板的最小举升间隙，推荐值≥12mm。
[5]电池与后排座椅下方地板最小安全间隙，推荐值≥5mm。
[6]电池在举升过程中，后悬处于下极限状态（某车型的后悬为扭梁非独悬），此间隙为电池举升间隙校核项，推荐值≥12mm。[7、8、9、13、14、15]异型电池的凸图6包与座椅下方地板的最小安全间隙，推荐值≥12mm。
[10、12]电池在举升过程中，与中通道两侧钣金的最小举升间隙，推荐值≥12mm。
[11]占用中通道空间的电池与中通道Z向安全间隙，推荐值≥12mm。
5.2电池周边校核，见图6
（1）电池与制动硬管，需同时满足举升要求及安全要求，建议≥15mm。
（2）电池与手刹拉索，需同时满足举升要求及安全要求，建议≥15mm。
（3）电池高压线束插接件处，与周边（如副车架、车身大梁等）需满足总装插接要求（具体视插接件大小而定）。
5.3其他事项
（1）电池需满足感知提出的整车外部可视性要求，可视范围内无外露。
（2）布置时，综合考虑副车架、制动硬管、动力电池、手刹拉索、后悬架的装配顺序是否合理。
（3）关注制动硬管在电池和副车架之间的布置是否合理。
（4）手刹拉索的穿出位置，优先考虑中通道下方，如果间隙不足，其次选择座椅下方。
（5）燃油车改电动车的共平台车型项目，考虑电池后支架是否可以借用油箱安装点，尽可能保证车身改动量最小。
6结语
综上所述，动力电池的布置形式，其本质就是遵循总体架构方案，合理挖掘现有空间，充分利用整车空间，在乘员舱空间与电池空间的互相争夺博弈中寻求平衡。基本思路是整车空间利用最大化，在座椅下方、中通道空间内布置异型电池，在地板以下的平整空间布置规则型电池。充分考虑周边的安全因素，使得电池与各零部件合理布置。 
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