纯电动客车标准电池箱体的开发与应用

李师　叶帅

摘要：目前纯电动客车涵盖6～14m十几种车型，由于整车空间限制、电芯尺寸不同等原因导致电池箱规格繁多，亟待开发2～3种标准化的箱体，符合国内外主流供应商成熟电芯要求，在确保安全性的前提下，既要多装电量，又要适用于纯电动车型，并满足批量装车要求。文章对纯电动客车标准电池箱体的开发与应用进行了探讨。

关键词：纯电动客车；动力电池；标准电池箱体；批量装车；新能源电动客车 文献标识码：A

中图分类号：U463 文章编号：1009-2374（2015）16-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.011

随着新能源电动客车销量节节攀升，发展方向已经很明确：纯电驱动将是新能源车发展的主要战略方向。新能源汽车补贴方案及配套的政策已基本落地，2014年国内新能源客车销量将达2万台以上，同比实现翻番。目前纯电动客车的零排放越来越受到客户的青睐，以宇通E7纯电动客车为例，首次发布便引人注目，它改变了人们对于纯电动客车的认识，真正把纯电动客车的市场化从不可行变成可行。动力电池作为纯电动客车的核心部件，地位不容忽视，电池箱体标准化的设计工作就显得至关重要：最大限度减少电池箱种类，减少设计和生产过程中的重复劳动，进而提高研发、采购、生产各个环节的效率，降低成本；通过箱体标准化设计，要求主流供应商开2～3种箱体模具，提高箱体的防护等级、安全性、可靠性，并满足批量供货要求。

1 总体设计思路

动力电池作为纯电动汽车的核心部件，电池包的安全性能直接影响整车的安全性，因此对电芯性能、模组及电池箱强度、振动性能、散热、防护等级、绝缘等设计要求很高，总体要求：选择有竞争力的电芯，优化电池集成和管理，满足实际线路使用寿命；电源系统防护等级提高到IP67；提升箱体能量密度；电源系统无着火、爆炸等重大安全事故。

2 标准箱体设计

2.1 箱体设计标准

以国内主流电池供应商电芯尺寸为主，结合纯电动产品整车现有空间，制定通用标准箱体尺寸，进行标准电池箱的设计。电池箱体设计目标是：保证结构强度前提下尽可能地减小箱体材质厚度，提升能量密度；满足箱体、接插件防护等级IP67；箱体内高低压走线合理、安全可靠。

2.1.1 满足碰撞安全要求（GB/T 18384.1）：（1）如果动力电池或电池组安装在乘客舱的外部，动力电池、电池包或其他部件（电池模块、电解液）不得穿入乘客舱内；（2）如果动力电池或电池组安装在乘客舱内，电池箱体的任何移动应确保乘客的安全，客车尽量做到动力电池不安装在乘客舱内；（3）发生碰撞时，动力电池、电池模块、电解液不能由于碰撞从车上甩出；（4）发生碰撞时，应防止造成动力电池短路；（5）动力电池安装舱加装防撞梁，保护电池模块不引挤压发生变形影响安全。

2.1.2 满足电池箱体防护等级要求：纯电动客车电源系统输出电压高达500V以上，电池箱体设计必须考虑如何保证装配人员及乘客的高压安全；电池箱体防护等级要求满足IP67，防止进水导致电池短路，防止进尘影响性能。

2.1.3 满足通风散热要求：纯电动客车持续运行时，电池放电会释放大量的热；充电时，也会产生大量的热，箱体需要具备良好的散热能力，才能更好地提升电源系统的寿命：（1）箱体内电池模组间需要留适当的空间，保证电池通风及热膨胀的要求；（2）温度传感器合理分布，采集板具有温度采集功能，可实时监控箱体内电池温度；（3）通过热仿真分析，结合箱体容积匹配散热所需风量；（4）箱体内部通过增加散热翅片、内循环风扇等方式引导内部空气流向，保证模组、单体充分散热。

2.1.4 满足振动要求：模拟公交工况，电源系统振动必须满足《QC/T 413-2002汽车电器设备基本技术条件》：（1）试验过程中，电源系统电压无锐变；（2）试验结束后检查电池箱外观，应无裂纹、电镀层脱落等损坏现象。

2.1.5 标准箱体及模组开模：电池箱及模组采用手工钣金件，成本高、能量密度低，仅适用于样品验证阶段，无法保证批量供货要求，开模工作势在必行。选用轻型材质箱体，降低箱体重量，利用CATIA、Hypermesh、CAE等有限元分析软件，保证结构强度，尽可能地减小箱体材质厚度，完成标准电池箱结构设计。

2.2 试验验证

动力电池是电动汽车关键零部件之一，电源系统安全性、可靠性、使用寿命备受关注。为保证电池的各项性能，通过电源系统的性能试验、台架试验及实车可靠性可模拟出电源系统可靠性及使用寿命。

2.2.1 电源系统性能验证。为了保证电源系统各项功能正常实现，包括电源系统容量满足要求，充放电功能正常，BMS能够在充放电时，控制风扇、加热装置正常开启，各项监测功能正常等，电源系统装配完毕后需要做足性能验证测试，如表1所示：

2.2.2 电池箱及支架强度验证。电池箱是电芯及模组的载体，它承受着来自模组及整车的载荷作用，务必保证电池箱在使用过程中有足够的强度，使其可靠性更高、寿命更长。电池箱振动测试及防护等级测试，如表2所示，其中振动标准参考《SAE J2380 MAR2009 Vibration Testing of Electric Vehicle Batteries》。

3 标准箱体应用

三种标准箱体相互组合出不同电量，如表3所示，覆盖6～14m所有纯电动车型，全系60～250km续航产品，涉及所有国内旅游车、团体车、公路车，海外产品、特殊用途车辆（观光车、摆渡车、物流车等）。

4 结语

纯电动客车动力电池箱体标准化，对减少设计和生产过程中的重复劳动，进而提高研发、采购、生产各个环节的效率，降低成本至关重要。电池箱体开发是一个曲折反复的过程，是在不断完善和改进中逐步创新、摸索中不断前进。同时还需主动学习国内外电动车先进技术，对设计方案进行反复验证优化，提升标准箱体利用率，保证箱体适用更多电池厂家，进一步降低电源系统成本、提高能力密度、优化电源系统性能，相信电池箱体标准化工作必能在新能源汽车的发展过程中发挥重要作用。

参考文献

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作者简介：李师（1986-），女，河南商丘人，郑州宇通客车股份有限公司工程师，硕士，研究方向：动力电池。

（责任编辑：周 琼）