張瀾

摘 要：近幾年，環(huán)境污染的現(xiàn)象日益嚴(yán)重，在此種形勢之下，電動汽車迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，因?yàn)樾履茉雌噹缀醪划a(chǎn)生有污染的尾氣，所以它必將成為交通領(lǐng)域的新秀。在電動汽車的制造過程中電池的質(zhì)量屬于一項至關(guān)重要的技術(shù)，因?yàn)殡姵毓芾硐到y(tǒng)直接關(guān)乎汽車運(yùn)行是否安全、合理與高效，本文主要對一種電池包的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹，并提出一系列優(yōu)化方法。

關(guān)鍵詞：電池包；電動汽車；優(yōu)化設(shè)計；電池；新能源

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.057

1 電池包概述

電池包屬于電動汽車的動力基礎(chǔ)，其影響著整個電動汽車的整體性能以及安全性。就目前業(yè)內(nèi)的電池包系統(tǒng)來看，電池包主要分為兩大類型：其一就是集成電池箱，該種電池包根據(jù)電車的結(jié)構(gòu)量體裁衣，將兩者設(shè)計成一個整體，這樣在結(jié)構(gòu)和空間上實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化配置，還將電池的各種性能監(jiān)控與管理功能設(shè)置在電車操作界面。另一種就是整車與電池兼容結(jié)構(gòu)，該類型電池不考慮電車空間安置問題，而是將電車的某些結(jié)構(gòu)部分直接設(shè)計成為電池。本文隨機(jī)選取了一種電池包-32650圓柱形的結(jié)構(gòu)化電池包，然后在結(jié)構(gòu)設(shè)計、電池管理以及熱管理等幾個方面進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計上的優(yōu)化，并進(jìn)行了相應(yīng)的驗(yàn)證分析。

2 電池包設(shè)計基本思路

（1）電池包系統(tǒng)基本設(shè)計要求。結(jié)合電池包的特點(diǎn)分析，電池包系統(tǒng)在設(shè)計時應(yīng)盡量滿足以下幾點(diǎn)要求：首先，系統(tǒng)安全性必須要比較高，整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要能滿足一定的抗沖擊能力，這樣在遭受外力作用的時候才能不被破壞。其次，務(wù)必保障每個電池之間的單體隔離狀態(tài)，當(dāng)遇到突發(fā)狀況時，能切斷其與電池組之間的聯(lián)系，這樣既能自保也能保證不會因自身的問題而影響整個電池組。再者，還應(yīng)具備一定的溫度處理功能，科學(xué)研究表明電池的最佳工作溫度在10 ℃～45℃范圍內(nèi)，為了保證電池組能擁有一個良好的工作環(huán)境，那么就應(yīng)在電池包中增設(shè)溫度控制功能。再者，還應(yīng)具備靈活的組合功能，電池包內(nèi)的電池都是通過并聯(lián)或者串聯(lián)的方式進(jìn)行組合的，這些組合的方式會與電池包的安全性、運(yùn)行情況以及穩(wěn)定性有著密切關(guān)系，所以必須確保組合方式的靈活性。最后，那就是要盡量保證其安裝便易性。目前的電池包多半是根據(jù)汽車結(jié)構(gòu)進(jìn)行專門設(shè)計的，這些都不利于電池包的通用性發(fā)展，所以必須對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

（2）電池包系統(tǒng)設(shè)計基本思路。在進(jìn)行電池包設(shè)計時應(yīng)按照以下幾個思路開展：首先，針對具體的某一類型電池，應(yīng)當(dāng)能根據(jù)其尺寸獲取大量的基礎(chǔ)信息，例如電池連接件、電池信息采集件以及電池外部保護(hù)件等詳細(xì)的參數(shù)以及信息。其次，要綜合的考慮電池的連接方式，應(yīng)盡量保證最小結(jié)構(gòu)能滿足電池的連接問題，確保最小空間能源特性能夠最優(yōu)發(fā)揮。再者，電池包與電池管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)融合為一體，這樣更加有利于電池的高度集成化發(fā)展。最后，電池包還應(yīng)當(dāng)具備良好的散熱和加熱專用端口，這樣更加有利于電池包的信息檢測和電池保護(hù)。

3 結(jié)構(gòu)化電池包模型

（1）實(shí)驗(yàn)概述以及實(shí)驗(yàn)對象選擇。綜合上文的描述，電池包在兼顧一下幾個關(guān)鍵技術(shù)：優(yōu)化電池選型及電池連接情況、細(xì)致化電池外部包括殼設(shè)計、優(yōu)化電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。本文選取一種圓柱形電池作為研究對象，因?yàn)閳A柱形電池具有體積小容量小的特點(diǎn)，整車的電池包采用串聯(lián)和并聯(lián)復(fù)合的連接方式，該種電池的可塑性比較強(qiáng)，所以以該種電池為基礎(chǔ)元件對電池包進(jìn)行分析研究，方式更加的靈活簡易。另外串并綜合的連接方式，使得電池包中的某一塊電池的損壞幾乎不會對整個電池包有影響，所以該種電池是比較理想的試驗(yàn)對象，本文主要以32650電池作為主要研究對象。

（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?。設(shè)計模型主要建立如下，首先將串并連接的電池頭尾進(jìn)行相擰串聯(lián)連接，為了確保安裝測量的便利性，可以適當(dāng)?shù)脑黾右幌盗械妮o助穩(wěn)定裝置，并設(shè)計一套專用的保護(hù)殼。電池陣列用相應(yīng)的絕緣絲帶固定，電池陣列端部設(shè)置有專用的并聯(lián)極板及絕緣端罩，確保其形成一個帶內(nèi)部縱向空間通道的結(jié)構(gòu)化電池包，具體結(jié)構(gòu)如下圖所示。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。為驗(yàn)證該模型結(jié)構(gòu)的整體性能，現(xiàn)用有限元分析軟件對該結(jié)構(gòu)化電池包進(jìn)行靜態(tài)仿真分析。具體的對比數(shù)據(jù)如下表所示：

4 結(jié)束語

本文主要針對電動汽車的電池包進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，并根據(jù)電池包的設(shè)計原理和思路，探究了一種新型結(jié)構(gòu)的電池包優(yōu)化方案，在對其進(jìn)行仿真驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)了該種設(shè)計具有一定的參考價值，希望本文對相關(guān)領(lǐng)域的研究人員有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊國勝.電動汽車動力電池組熱管理系統(tǒng)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報， 2015（04）.

[2]廖萍，周陳全，倪紅軍，張彤，馬智濤.基于Workbench的電池組支架結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化[J].制造業(yè)自動化，2014（14）.

[3]吳長德，戴江梁，唐煒，于國江，李溢.基于某電動汽車電池箱焊點(diǎn)的疲勞壽命預(yù)測與優(yōu)化[J].機(jī)械強(qiáng)度，2013（05）.