純電動汽車動力電池匹配設(shè)計(jì)

純電動汽車動力電池匹配設(shè)計(jì)摘要：發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)已上升為國家戰(zhàn)略，純電動汽車是新能源汽車發(fā)展的核心力量，其具備噪音低、效率高、零排放等優(yōu)點(diǎn)，適合城市道路運(yùn)輸。而車輛購置成本中動力電池成本占了一半以上，動力電池電量直接影響整車?yán)m(xù)航里程，一味追求續(xù)航里程，使得整車成本進(jìn)一步增加。本文從整車布局要求、續(xù)航里程、車輛安全性等方面綜合考量，提出了動力電池匹配設(shè)計(jì)方法，作為整車電池選型的理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：動力電池；匹配設(shè)計(jì)；續(xù)航里程1動力電池系統(tǒng)簡介動力電池系統(tǒng)最基本的功能存儲由外部電網(wǎng)，或者驅(qū)動系統(tǒng)回饋產(chǎn)生的電能。電芯采用串、并聯(lián)方式組成電池組，電池組放置在一個或多個密封并且屏蔽的箱體里面，一個或多個箱體使用可靠的接插件進(jìn)行連接。使用電池管理系統(tǒng)對電池組進(jìn)行綜合管理，實(shí)時采集各電芯的電壓值、各溫度傳感器的溫度值、電池組的總電壓值和總電流值，電池組與箱體的絕緣電阻值等數(shù)據(jù)，并根據(jù)系統(tǒng)中設(shè)定的閥值判定電池組工作是否正常。為滿足便利維修，動力電池系統(tǒng)設(shè)有維修開關(guān)，通過維修開關(guān)能夠方便斷開動力電池組的高壓回路，更換動力電池系統(tǒng)中的熔斷器等易損件；動力電池系統(tǒng)為汽車零部件，因此要求動力電池系統(tǒng)采用的各個部件為汽車級。2動力電池系統(tǒng)部件要求動力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)以滿足車輛動力要求為前提，同時從電池系統(tǒng)自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)和安全設(shè)計(jì)、電池管理等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括以下幾個部分：（1）電池箱外觀尺寸：電池箱體尺寸主要根據(jù)車輛提供的電池安裝空間進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且要考慮到接插件、高低壓線束布置與機(jī)械連接部位的尺寸影響。電池箱內(nèi)部尺寸，主要從整體設(shè)計(jì)考慮，從電池的排布、線束的排布以及電池管理系統(tǒng)尺寸位置、熱管理系統(tǒng)尺寸及位置等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。電池箱的外觀設(shè)計(jì)主要從空間布局、材料特性、防護(hù)等級、絕緣安全、標(biāo)識等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2） 電池性能參數(shù)：電池系統(tǒng)參數(shù)，比如電壓平臺、額定容量、額定能量、最大可持續(xù)放電電流、瞬間峰值放電電流、瞬間峰值充電電流等，在設(shè)計(jì)時要根據(jù)車輛的動力參數(shù)、高低壓附件電氣耗電量進(jìn)行匹配。（3） 電池管理：動力電池系統(tǒng)管理主要通過電池管理系統(tǒng)完成。通過制定電池的行車高低壓上下電策略、充放電高低壓上下電策略、溫度管理策略、故障報(bào)警策略等實(shí)現(xiàn)對電池系統(tǒng)的管理。（4） 整車對電池系統(tǒng)的管理：通過整車控制器與電池管理系統(tǒng)的通信進(jìn)行電池系統(tǒng)的管理。具體根據(jù)整車高低壓拓?fù)渲贫ㄍㄐ艆f(xié)議完成。（5） 由于動力電池輸出高壓直流電，通過高壓配電盒提供給驅(qū)動系統(tǒng)，屬于高電壓、大電流，必須保證駕乘人員的安全，應(yīng)符合GB/T18384.1-2015、GB/T18384.2-2015、GB/T18384.3-2015的要求。（6）由使用方便性及價格因素，要求電池可進(jìn)行充電，具有快速充電的功能，循環(huán)壽命足夠長，且可回收。3動力電池匹配設(shè)計(jì)為提升整車?yán)m(xù)航里程，往往需要選擇大電量的動力電池，但隨著電量的增加，整車制造成本增加，同時整備質(zhì)量增加，使用經(jīng)濟(jì)性降低。因此，如何匹配合理的動力電池至關(guān)重要。3.1動力電池選型要求1、 單體（1） 外觀：表面平整、干燥、無外傷、無污物，標(biāo)志清晰、正確。（2） 外形尺寸及質(zhì)量：動力電池外形尺寸、質(zhì)量應(yīng)符合生產(chǎn)企業(yè)提供的技術(shù)條件。（3） 20°C、-20°C、55°C、20°C倍率放電容量：容量不能低于企業(yè)提供的技術(shù)條件中規(guī)定的額定容量值，也不能高于額定值的110%。（4） 常溫與高溫荷電保持與容量恢復(fù)能力：常溫與高溫荷電保持率不低于額定值的80%；容量恢復(fù)能力不低于額定值的90%。（5） 安全性：滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)要求，不爆炸、不起火、不泄露。2、 電池組模塊（1） 外觀：表面平整、干燥、無外傷、無污物，排列整齊、連接可靠、標(biāo)志清晰、正確。（2） 外形尺寸及質(zhì)量：動力電池外形尺寸、質(zhì)量應(yīng)符合生產(chǎn)企業(yè)提供的技術(shù)條件。（3） 20°C放電容量：電池組模塊總?cè)萘坎荒艿陀谄髽I(yè)提供的技術(shù)條件中規(guī)定的額定容量值，也不能高于額定值的110%。（4） 耐振動性：電池組模塊在振動試驗(yàn)中不能發(fā)生電流銳變、電壓異常、殼體變形、電解液溢出等現(xiàn)象。（5） 安全性：滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)要求，不爆炸、不起火、不泄露。3.2電池組電壓平臺選擇電池組電壓正常工作范圍覆蓋整車所有高壓電氣工作電壓，如額定電壓為334V的動力電池，其工作范圍為260V~380V，那么整車所有高壓電氣（DCDC、空調(diào)、PTC、轉(zhuǎn)向泵等）的工作電壓都應(yīng)該在260V~380V之間。3.3電池組電量的確定引用GB/T18386電動汽車能量消耗率和續(xù)駛里程標(biāo)準(zhǔn)，即采用等速法（40Km/h）和續(xù)駛里程設(shè)計(jì)目標(biāo)值反向計(jì)算電池容量。具體計(jì)算方法如下：式中：C為電池組總?cè)萘?，Ah；E為電池總電量，kwsh；P為平均功率，kw；S為續(xù)航里程，km；V為平均速度，km/h。4結(jié)束語現(xiàn)階段我國純電動汽車處于高速發(fā)展階段，驅(qū)動系統(tǒng)和動力電池等關(guān)鍵部件的核心技術(shù)任不成熟，其安全性、續(xù)航能力于傳統(tǒng)燃油車相比存在不足。但純電動汽車節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢明顯，也是汽車行業(yè)發(fā)展的大勢所趨，不能因?yàn)閯恿﹄姵囟唐趦?nèi)技術(shù)瓶頸導(dǎo)致的續(xù)航憂慮就否定純電動汽車的發(fā)展。根據(jù)不同用戶的用車需求，差異化配置，通過科學(xué)的方法合理匹配設(shè)計(jì)，控制制造成本和使用成本對純電動汽車的發(fā)展有著理論和實(shí)際意義。參考文獻(xiàn)：賈吉萊.中國汽車制造企業(yè)核心競爭力研究[D].西南大學(xué)，2016.楊峰.純電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配與優(yōu)化[D].合肥工業(yè)大