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基于某車(chē)型的動(dòng)力電池布置方法

2021-09-12 23:21:30·  來(lái)源：電動(dòng)學(xué)堂  作者：王彥平等  
　
文章來(lái)源：1.上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司2.湖南湖大艾盛汽車(chē)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司1引言隨著純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展不斷加速，純電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)也在不斷積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。純
文章來(lái)源：1.上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司2.湖南湖大艾盛汽車(chē)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司
1引言
隨著純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展不斷加速，純電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)也在不斷積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。純電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)是以總體架構(gòu)設(shè)計(jì)作為導(dǎo)向，確定整車(chē)參數(shù)，而后細(xì)化設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙、乘員艙、下車(chē)體等策略。其中動(dòng)力電池是純電動(dòng)汽車(chē)的能量來(lái)源，作為三電系統(tǒng)之一，動(dòng)力電池的布置也十分重要。本文基于某車(chē)型的布置經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)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(gòu)
根據(jù)某車(chē)型的總體架構(gòu)策略，確定整車(chē)參數(shù)，其中包括人體坐姿、整車(chē)高度及地板高度等目標(biāo)。本文所陳述的布置方法，是假設(shè)兩種不同的車(chē)高方案，匹配兩種不同的電池方案，車(chē)高帶寬分別分布于1490mm～1500mm，1560mm～1610mm。
3電池空間設(shè)計(jì)
3.1針對(duì)1490mm~1500mm的車(chē)高帶寬
由于車(chē)高限制，為了保證乘員艙的空間充足、人體坐姿舒適，底盤(pán)離地間隙就會(huì)被壓縮到很小的范圍。需要充分利用整車(chē)的現(xiàn)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(dòng)力電池布置空間的首選。這種布置方法充分利用了下車(chē)體空間，在不占用乘員艙空間、儲(chǔ)物空間的前提下，達(dá)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(duì)1560mm~1610mm的車(chē)高帶寬
由于車(chē)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(pán)離地空間。這樣，充分利用底盤(pán)的大面積平整空間布置電池，完全可以滿(mǎn)足整車(chē)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(duì)于正向設(shè)計(jì)的車(chē)型，電池還可以充分利用第二排座椅下方的空間來(lái)疊加模組；對(duì)于燃油車(chē)改電動(dòng)車(chē)的共平臺(tái)車(chē)型，電池也可以充分利用原油箱的位置來(lái)疊加模組，達(dá)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(xì)化方案，優(yōu)化電池體積，見(jiàn)圖3。
（1）優(yōu)化體積：在滿(mǎn)足續(xù)航里程的同時(shí)，以厚度最薄、體積最小作為優(yōu)化目標(biāo)。（2）優(yōu)化容量：在滿(mǎn)足電池離地的同時(shí)，以電量最大作為優(yōu)化目標(biāo)，見(jiàn)圖4。（3）電池殼體：優(yōu)化殼體材料、加工工藝，以質(zhì)量最輕、占用空間最小作為優(yōu)化目標(biāo)（如帶翻邊的殼體，爭(zhēng)取滿(mǎn)足密封的同時(shí)，做到翻邊寬度最?。?。（4）電池內(nèi)部：優(yōu)化電池內(nèi)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(dòng)力電池細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的同時(shí)，需同時(shí)考慮電池周邊的安全因素
以某車(chē)型的布置研究為例，遵循下面的檢查步驟。
[1]根據(jù)總體架構(gòu)的定義，電池里地需要滿(mǎn)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(guò)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(guò)程中，后懸處于下極限狀態(tài)（某車(chē)型的后懸為扭梁非獨(dú)懸），此間隙為電池舉升間隙校核項(xiàng)，推薦值≥12mm。[7、8、9、13、14、15]異型電池的凸圖6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(guò)程中，與中通道兩側(cè)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(jiàn)圖6
（1）電池與制動(dòng)硬管，需同時(shí)滿(mǎn)足舉升要求及安全要求，建議≥15mm。
（2）電池與手剎拉索，需同時(shí)滿(mǎn)足舉升要求及安全要求，建議≥15mm。
（3）電池高壓線(xiàn)束插接件處，與周邊（如副車(chē)架、車(chē)身大梁等）需滿(mǎn)足總裝插接要求（具體視插接件大小而定）。
5.3其他事項(xiàng)
（1）電池需滿(mǎn)足感知提出的整車(chē)外部可視性要求，可視范圍內(nèi)無(wú)外露。
（2）布置時(shí)，綜合考慮副車(chē)架、制動(dòng)硬管、動(dòng)力電池、手剎拉索、后懸架的裝配順序是否合理。
（3）關(guān)注制動(dòng)硬管在電池和副車(chē)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(chē)改電動(dòng)車(chē)的共平臺(tái)車(chē)型項(xiàng)目，考慮電池后支架是否可以借用油箱安裝點(diǎn)，盡可能保證車(chē)身改動(dòng)量最小。
6結(jié)語(yǔ)
綜上所述，動(dòng)力電池的布置形式，其本質(zhì)就是遵循總體架構(gòu)方案，合理挖掘現(xiàn)有空間，充分利用整車(chē)空間，在乘員艙空間與電池空間的互相爭(zhēng)奪博弈中尋求平衡?；舅悸肥钦?chē)空間利用最大化，在座椅下方、中通道空間內(nèi)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。 
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