【編者按】《電動汽車動力電池系統(tǒng)設計與制造技術》將于8月份出版，該書是繼《電動汽車動力電池系統(tǒng)安全分析與設計》之后系列叢書的第二本專著，由王芳、夏軍等多位專家耗時一年聯(lián)袂打造，內容涵蓋動力電池系統(tǒng)的技術發(fā)展綜述、系統(tǒng)設計、結構設計、BMS設計、熱管理設計、結構仿真分析、測試驗證，以及生產(chǎn)制造技術，全方位多角度為讀者提供最佳的工程實踐參考。本文節(jié)選自《電動汽車動力電池系統(tǒng)設計與制造技術》第二章“動力電池系統(tǒng)總體方案設計”。

第三章：動力電池系統(tǒng)結構和電連接設計

1.需求邊界

模組邊界尺寸的需求來源于三個方面：電芯，電箱（確切地說是來源整車，因為電箱的邊界尺寸直接由整車決定），標準規(guī)范（國標推薦尺寸、行業(yè)規(guī)范等）。

第一個需求來源是電芯。這個比較好理解，電芯是模組的基本單元，電芯的選擇對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方面：機械接口、電氣接口和外輪廓的尺寸和形式。在3.23會詳細介紹三種不同電芯的常見的模組形式。

第二個需求來源就是電箱，確切的說是來源于整車，因為電箱的尺寸邊界直接有整車決定。

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

電動商用車電池包示

乘用車有些不一樣，乘用車的底盤較低，可安裝電池包的位置也比較有限，所以導致乘用車的模組比較‘矮小’，Z向高度尺寸一般都在150mm以下。而傳統(tǒng)車更改的電動車在后排座椅或者后備箱的位置會有一個比較凸起的區(qū)域，此處區(qū)域的Z向高度較高，可能達到300mm左右，為了確保乘用車的續(xù)航里程，在此處區(qū)域也會想辦法安裝電池包，這樣使得乘用車的模組種類增多，難度加大。為減少模組種類，此處一般做雙層設計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）

第三個需求來源是標準規(guī)范，其實這個需求來源跟第二個需求來源還有些關聯(lián)，因為不管是乘用車還是商用車，在尺寸邊界上是有一些共性的，這給模組尺寸標準化提供了一個基礎。反之，模組尺寸標標準化，對整車來講也是非常有利的，例如尺寸標準化后,可快速的降低產(chǎn)品成本;模組尺寸標準化,對車輛的售后也是提供了很大的便利。另外,動力電池的原材料包含了不少貴金屬,是一個價值比較大的產(chǎn)品,在車上的使用壽命到期之后,就回收拆解的話,是一個比較大的浪費行為;如何回收再利用是一個勢在必行的研究方向,而產(chǎn)品的尺寸標準化后,再利用在別的領域就容易很多。

當然,除了以上三個方面,還有不少因素會影響到模組尺寸,例如散熱方式、安全設計等，這些在下面的分析中都會貫穿進去。

下面以一個電箱確定，電芯不確定的案例，來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，通過不同的串并方式，在參數(shù)上都能滿足要求，但在實際當中，需要根據(jù)實際情況來選擇。首先，這是一款商用車，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，需要考慮箱體內部排布規(guī)整對稱，重心點盡量在幾何中心；再次，考慮到規(guī)模生產(chǎn)，模組種類盡量減少，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。

通過以上的這些考慮，優(yōu)選方案是顯而易見了：

 表3.3優(yōu)選方案描述

圖3.6模組排布示意

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