【編者按】《電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)》將于8月份出版，該書(shū)是繼《電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)安全分析與設(shè)計(jì)》之后系列叢書(shū)的第二本專(zhuān)著，由王芳、夏軍等多位專(zhuān)家耗時(shí)一年聯(lián)袂打造，內(nèi)容涵蓋動(dòng)力電池系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展綜述、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、BMS設(shè)計(jì)、熱管理設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)仿真分析、測(cè)試驗(yàn)證，以及生產(chǎn)制造技術(shù)，全方位多角度為讀者提供最佳的工程實(shí)踐參考。本文節(jié)選自《電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)》第二章“動(dòng)力電池系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)”。

第三章：動(dòng)力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電連接設(shè)計(jì)

1.需求邊界

模組邊界尺寸的需求來(lái)源于三個(gè)方面：電芯，電箱（確切地說(shuō)是來(lái)源整車(chē)，因?yàn)殡娤涞倪吔绯叽缰苯佑烧?chē)決定），標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（國(guó)標(biāo)推薦尺寸、行業(yè)規(guī)范等）。

第一個(gè)需求來(lái)源是電芯。這個(gè)比較好理解，電芯是模組的基本單元，電芯的選擇對(duì)模組的邊界尺寸有非常大的影響，它直接影響模組邊界尺寸的以下幾個(gè)方面：機(jī)械接口、電氣接口和外輪廓的尺寸和形式。在3.23會(huì)詳細(xì)介紹三種不同電芯的常見(jiàn)的模組形式。

第二個(gè)需求來(lái)源就是電箱，確切的說(shuō)是來(lái)源于整車(chē)，因?yàn)殡娤涞某叽邕吔缰苯佑姓?chē)決定。

對(duì)于商用車(chē)，由于整車(chē)空間較大，可以安裝電池包的位置較多，Z向空間比較高，所以商用車(chē)的模組形式大多比較‘高大’，以充分利用商用車(chē)的車(chē)架高度優(yōu)勢(shì)。

電動(dòng)商用車(chē)電池包示

乘用車(chē)有些不一樣，乘用車(chē)的底盤(pán)較低，可安裝電池包的位置也比較有限，所以導(dǎo)致乘用車(chē)的模組比較‘矮小’，Z向高度尺寸一般都在150mm以下。而傳統(tǒng)車(chē)更改的電動(dòng)車(chē)在后排座椅或者后備箱的位置會(huì)有一個(gè)比較凸起的區(qū)域，此處區(qū)域的Z向高度較高，可能達(dá)到300mm左右，為了確保乘用車(chē)的續(xù)航里程，在此處區(qū)域也會(huì)想辦法安裝電池包，這樣使得乘用車(chē)的模組種類(lèi)增多，難度加大。為減少模組種類(lèi)，此處一般做雙層設(shè)計(jì)或者改變模組的固定方向。

Z向高度小于150mm(Model S電池包)

利用后排底部空間（Nissan Leaf電池包）

利用后排底部和中央通道空間（GM Volt電池包）

第三個(gè)需求來(lái)源是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其實(shí)這個(gè)需求來(lái)源跟第二個(gè)需求來(lái)源還有些關(guān)聯(lián)，因?yàn)椴还苁浅擞密?chē)還是商用車(chē)，在尺寸邊界上是有一些共性的，這給模組尺寸標(biāo)準(zhǔn)化提供了一個(gè)基礎(chǔ)。反之，模組尺寸標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)整車(chē)來(lái)講也是非常有利的，例如尺寸標(biāo)準(zhǔn)化后,可快速的降低產(chǎn)品成本;模組尺寸標(biāo)準(zhǔn)化,對(duì)車(chē)輛的售后也是提供了很大的便利。另外,動(dòng)力電池的原材料包含了不少貴金屬,是一個(gè)價(jià)值比較大的產(chǎn)品,在車(chē)上的使用壽命到期之后,就回收拆解的話,是一個(gè)比較大的浪費(fèi)行為;如何回收再利用是一個(gè)勢(shì)在必行的研究方向,而產(chǎn)品的尺寸標(biāo)準(zhǔn)化后,再利用在別的領(lǐng)域就容易很多。

當(dāng)然,除了以上三個(gè)方面,還有不少因素會(huì)影響到模組尺寸,例如散熱方式、安全設(shè)計(jì)等，這些在下面的分析中都會(huì)貫穿進(jìn)去。

下面以一個(gè)電箱確定，電芯不確定的案例，來(lái)看看模組的方式變化：

表3.1電芯參數(shù)

 表3.2 PACK需求參數(shù)

以上三種電芯，通過(guò)不同的串并方式，在參數(shù)上都能滿足要求，但在實(shí)際當(dāng)中，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇。首先，這是一款商用車(chē)，需求的電量比較大，在有可能的情況下，盡量選擇大電芯；其次，需要考慮箱體內(nèi)部排布規(guī)整對(duì)稱(chēng)，重心點(diǎn)盡量在幾何中心；再次，考慮到規(guī)模生產(chǎn)，模組種類(lèi)盡量減少，盡可能使用一種模組；最后出于安全考慮，并聯(lián)數(shù)量盡可能少于4并。

通過(guò)以上的這些考慮，優(yōu)選方案是顯而易見(jiàn)了：

 表3.3優(yōu)選方案描述

圖3.6模組排布示意

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