標(biāo)準(zhǔn)是十分有趣的東西,里面蘊(yùn)含了很多設(shè)計(jì)元素,可以給產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師提供很多設(shè)計(jì)思路。以電池包設(shè)計(jì)為例,電池包是機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)的集合體,這里主要根據(jù)各種電池標(biāo)準(zhǔn)里面的要求,結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn),介紹一些電池包的一般要求:

1)整車(chē)安裝條件

電池的外觀尺寸應(yīng)該滿足整車(chē)的尺寸要求,并且在電池包和整車(chē)之間需要提供必要的機(jī)械連接界面和電氣連接界面。電池箱體的安裝位置應(yīng)該避開(kāi)車(chē)輛底盤(pán)上的運(yùn)動(dòng)部件,且盡可能靠上,同時(shí)需要考慮到電池維修時(shí)的方便性。安裝位置還需要考慮車(chē)輛的重心分布和整車(chē)載荷分布。例如將電池包布置在車(chē)輛地板和后座位下部,可以有效利用中間通道和座位底下的空間,例如,Volt的T型電池(這段可能跟具體標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)性不是特別明顯,但是是電池包設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的步驟,所以加了這一段)。

2)密封性/IP等級(jí)要求

具備一定的防水防塵能力,密封性/IP等級(jí)要求也隨著電池包在整車(chē)上安裝位置的不同而不同。密封的介質(zhì)可以使電池包本身的結(jié)構(gòu),也可以是借助整車(chē)的結(jié)構(gòu)。如果電池包安裝在車(chē)輛的涉水區(qū)域,則要求密封等級(jí)要求較高,比如IP67。電池上、下蓋之間密封考慮使用密封膠或其他方式,接插件固定處也需要采取密封。通常,上蓋主要起密封防護(hù)作用,不是主要的結(jié)構(gòu)支承部件,因此可以采用較薄的設(shè)計(jì)(例如沖壓成型的鍍鋅薄鋼板),而在上蓋翻邊上沖壓斷續(xù)半圓筋可以更好的提高與下蓋接觸面的強(qiáng)度和密封性。電池箱體的材料選擇一般可以考慮:焊接性、加工型、噴涂性、輕量化。國(guó)內(nèi)電池包印象比較深的密封設(shè)計(jì)是榮威e550的電池包,著名的金魚(yú)缸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其極好的密封性設(shè)計(jì),特別是電池箱里面的白色小棉襖,太有想法了。

3)熱管理要求

電池工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量,需要及時(shí)將這些熱量釋放出來(lái),防止電池溫度過(guò)高造成熱失控。同時(shí)需要保證電池包內(nèi)部的溫度均勻性、以及溫度梯度差異滿足一定的范圍要求。在電池箱體內(nèi)空間允許的情況下,模塊之間保留適當(dāng)?shù)拈g隙,提供散熱空間。冷卻系統(tǒng)的散熱能力需要跟電池放熱特性相互匹配,并保留一定安全系數(shù)。采用風(fēng)冷時(shí),進(jìn)出風(fēng)口要防止水、塵的侵入,進(jìn)風(fēng)口一般設(shè)置到?jīng)]有其他熱源的地方。

4)防撞減震要求

車(chē)輛行駛過(guò)程中會(huì)有顛簸,還可能有沖擊、碰撞或撞擊等情況發(fā)生,電池需要能夠?qū)@些情況具有防護(hù)能力。在車(chē)輛發(fā)生碰撞的時(shí)候,電池箱體需要滿足以下要求:

a)電池及其部件不得穿入車(chē)輛乘客艙內(nèi),電池箱體不應(yīng)該發(fā)生移動(dòng)

b)電池箱內(nèi)部電池模塊或單體電池、及其他部件不能從箱體上脫落、甩出

c)碰撞時(shí),電池系統(tǒng)能夠切斷高壓電路

d)碰撞時(shí),電池箱體需要提供足夠的強(qiáng)度來(lái)保護(hù)電池箱內(nèi)的電池、電子部件不受損。

有一些學(xué)術(shù)研究的顯示,電池的不平行布置(與水平面有夾角)可以有效緩解后側(cè)碰撞造成的破壞

5)電氣絕緣要求

電動(dòng)汽車(chē)一般都屬于高壓范疇,需要考慮電池組與電池箱體、電池箱體與車(chē)身之間的絕緣。例如,常見(jiàn)的一些設(shè)計(jì)考慮因素包括:

a)電池的兩極、兩極與電池箱體的必須滿足一定的最小距離,例如10mm以上,防止擊穿放電

b)電池箱體整體采用整體電泳,內(nèi)部絕緣涂層或加裝其他絕緣裝置

c)絕緣等級(jí)一般至少滿足100或500V/Ω

d)高壓系統(tǒng)要采用“浮地”

這里簡(jiǎn)單聊了一下電池包的設(shè)計(jì)元素,在具體實(shí)施設(shè)計(jì)時(shí),要需要對(duì)每一個(gè)元素進(jìn)行更加深入的研究。在各種標(biāo)準(zhǔn)中,都散落著對(duì)電池包的各方面的很多要求,譬如,電池國(guó)標(biāo)里面就包含著對(duì)電池設(shè)計(jì)的直接的要求,例如GB/T18384.1/2/3-2015,GB/T31467.3-2015,GB/T31486-2015,GB/T31498-2015,GB20071-2006等等,這里還不包括國(guó)外、國(guó)際的各種標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于一個(gè)電池設(shè)計(jì)工程師而言,研究國(guó)內(nèi)外各種標(biāo)準(zhǔn)是十分重要的環(huán)節(jié)。