李師　葉帥

摘要：目前純電動客車涵蓋6～14m十幾種車型，由于整車空間限制、電芯尺寸不同等原因?qū)е码姵叵湟?guī)格繁多，亟待開發(fā)2～3種標(biāo)準(zhǔn)化的箱體，符合國內(nèi)外主流供應(yīng)商成熟電芯要求，在確保安全性的前提下，既要多裝電量，又要適用于純電動車型，并滿足批量裝車要求。文章對純電動客車標(biāo)準(zhǔn)電池箱體的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：純電動客車；動力電池；標(biāo)準(zhǔn)電池箱體；批量裝車；新能源電動客車 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U463 文章編號：1009-2374（2015）16-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.011

隨著新能源電動客車銷量節(jié)節(jié)攀升，發(fā)展方向已經(jīng)很明確：純電驅(qū)動將是新能源車發(fā)展的主要戰(zhàn)略方向。新能源汽車補(bǔ)貼方案及配套的政策已基本落地，2014年國內(nèi)新能源客車銷量將達(dá)2萬臺以上，同比實現(xiàn)翻番。目前純電動客車的零排放越來越受到客戶的青睞，以宇通E7純電動客車為例，首次發(fā)布便引人注目，它改變了人們對于純電動客車的認(rèn)識，真正把純電動客車的市場化從不可行變成可行。動力電池作為純電動客車的核心部件，地位不容忽視，電池箱體標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計工作就顯得至關(guān)重要：最大限度減少電池箱種類，減少設(shè)計和生產(chǎn)過程中的重復(fù)勞動，進(jìn)而提高研發(fā)、采購、生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的效率，降低成本；通過箱體標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，要求主流供應(yīng)商開2～3種箱體模具，提高箱體的防護(hù)等級、安全性、可靠性，并滿足批量供貨要求。

1 總體設(shè)計思路

動力電池作為純電動汽車的核心部件，電池包的安全性能直接影響整車的安全性，因此對電芯性能、模組及電池箱強(qiáng)度、振動性能、散熱、防護(hù)等級、絕緣等設(shè)計要求很高，總體要求：選擇有競爭力的電芯，優(yōu)化電池集成和管理，滿足實際線路使用壽命；電源系統(tǒng)防護(hù)等級提高到IP67；提升箱體能量密度；電源系統(tǒng)無著火、爆炸等重大安全事故。

2 標(biāo)準(zhǔn)箱體設(shè)計

2.1 箱體設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

以國內(nèi)主流電池供應(yīng)商電芯尺寸為主，結(jié)合純電動產(chǎn)品整車現(xiàn)有空間，制定通用標(biāo)準(zhǔn)箱體尺寸，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)電池箱的設(shè)計。電池箱體設(shè)計目標(biāo)是：保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度前提下盡可能地減小箱體材質(zhì)厚度，提升能量密度；滿足箱體、接插件防護(hù)等級IP67；箱體內(nèi)高低壓走線合理、安全可靠。

2.1.1 滿足碰撞安全要求（GB/T 18384.1）：（1）如果動力電池或電池組安裝在乘客艙的外部，動力電池、電池包或其他部件（電池模塊、電解液）不得穿入乘客艙內(nèi)；（2）如果動力電池或電池組安裝在乘客艙內(nèi)，電池箱體的任何移動應(yīng)確保乘客的安全，客車盡量做到動力電池不安裝在乘客艙內(nèi)；（3）發(fā)生碰撞時，動力電池、電池模塊、電解液不能由于碰撞從車上甩出；（4）發(fā)生碰撞時，應(yīng)防止造成動力電池短路；（5）動力電池安裝艙加裝防撞梁，保護(hù)電池模塊不引擠壓發(fā)生變形影響安全。

2.1.2 滿足電池箱體防護(hù)等級要求：純電動客車電源系統(tǒng)輸出電壓高達(dá)500V以上，電池箱體設(shè)計必須考慮如何保證裝配人員及乘客的高壓安全；電池箱體防護(hù)等級要求滿足IP67，防止進(jìn)水導(dǎo)致電池短路，防止進(jìn)塵影響性能。

2.1.3 滿足通風(fēng)散熱要求：純電動客車持續(xù)運(yùn)行時，電池放電會釋放大量的熱；充電時，也會產(chǎn)生大量的熱，箱體需要具備良好的散熱能力，才能更好地提升電源系統(tǒng)的壽命：（1）箱體內(nèi)電池模組間需要留適當(dāng)?shù)目臻g，保證電池通風(fēng)及熱膨脹的要求；（2）溫度傳感器合理分布，采集板具有溫度采集功能，可實時監(jiān)控箱體內(nèi)電池溫度；（3）通過熱仿真分析，結(jié)合箱體容積匹配散熱所需風(fēng)量；（4）箱體內(nèi)部通過增加散熱翅片、內(nèi)循環(huán)風(fēng)扇等方式引導(dǎo)內(nèi)部空氣流向，保證模組、單體充分散熱。

2.1.4 滿足振動要求：模擬公交工況，電源系統(tǒng)振動必須滿足《QC/T 413-2002汽車電器設(shè)備基本技術(shù)條件》：（1）試驗過程中，電源系統(tǒng)電壓無銳變；（2）試驗結(jié)束后檢查電池箱外觀，應(yīng)無裂紋、電鍍層脫落等損壞現(xiàn)象。

2.1.5 標(biāo)準(zhǔn)箱體及模組開模：電池箱及模組采用手工鈑金件，成本高、能量密度低，僅適用于樣品驗證階段，無法保證批量供貨要求，開模工作勢在必行。選用輕型材質(zhì)箱體，降低箱體重量，利用CATIA、Hypermesh、CAE等有限元分析軟件，保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，盡可能地減小箱體材質(zhì)厚度，完成標(biāo)準(zhǔn)電池箱結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.2 試驗驗證

動力電池是電動汽車關(guān)鍵零部件之一，電源系統(tǒng)安全性、可靠性、使用壽命備受關(guān)注。為保證電池的各項性能，通過電源系統(tǒng)的性能試驗、臺架試驗及實車可靠性可模擬出電源系統(tǒng)可靠性及使用壽命。

2.2.1 電源系統(tǒng)性能驗證。為了保證電源系統(tǒng)各項功能正常實現(xiàn)，包括電源系統(tǒng)容量滿足要求，充放電功能正常，BMS能夠在充放電時，控制風(fēng)扇、加熱裝置正常開啟，各項監(jiān)測功能正常等，電源系統(tǒng)裝配完畢后需要做足性能驗證測試，如表1所示：

2.2.2 電池箱及支架強(qiáng)度驗證。電池箱是電芯及模組的載體，它承受著來自模組及整車的載荷作用，務(wù)必保證電池箱在使用過程中有足夠的強(qiáng)度，使其可靠性更高、壽命更長。電池箱振動測試及防護(hù)等級測試，如表2所示，其中振動標(biāo)準(zhǔn)參考《SAE J2380 MAR2009 Vibration Testing of Electric Vehicle Batteries》。

3 標(biāo)準(zhǔn)箱體應(yīng)用

三種標(biāo)準(zhǔn)箱體相互組合出不同電量，如表3所示，覆蓋6～14m所有純電動車型，全系60～250km續(xù)航產(chǎn)品，涉及所有國內(nèi)旅游車、團(tuán)體車、公路車，海外產(chǎn)品、特殊用途車輛（觀光車、擺渡車、物流車等）。

4 結(jié)語

純電動客車動力電池箱體標(biāo)準(zhǔn)化，對減少設(shè)計和生產(chǎn)過程中的重復(fù)勞動，進(jìn)而提高研發(fā)、采購、生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的效率，降低成本至關(guān)重要。電池箱體開發(fā)是一個曲折反復(fù)的過程，是在不斷完善和改進(jìn)中逐步創(chuàng)新、摸索中不斷前進(jìn)。同時還需主動學(xué)習(xí)國內(nèi)外電動車先進(jìn)技術(shù)，對設(shè)計方案進(jìn)行反復(fù)驗證優(yōu)化，提升標(biāo)準(zhǔn)箱體利用率，保證箱體適用更多電池廠家，進(jìn)一步降低電源系統(tǒng)成本、提高能力密度、優(yōu)化電源系統(tǒng)性能，相信電池箱體標(biāo)準(zhǔn)化工作必能在新能源汽車的發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。

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作者簡介：李師（1986-），女，河南商丘人，鄭州宇通客車股份有限公司工程師，碩士，研究方向：動力電池。

（責(zé)任編輯：周 瓊）