來源：第一電動(dòng)網(wǎng)         特約作者：捷能科技

【編者按】《電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)》將于8月份出版，該書是繼《電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)安全分析與設(shè)計(jì)》之后系列叢書的第二本專著，由王芳、夏軍等多位專家耗時(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)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)》第一章“電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展綜述”。

第一篇：動(dòng)力電池系統(tǒng)在整車的安裝位置

電動(dòng)汽車所增加的動(dòng)力電池系統(tǒng)，由于體積大，重量重，很難在整車上找到非常完美的安裝空間，在電池包的布置上，需要考慮以下幾個(gè)方面：

首先，要盡可能的在有限的空間內(nèi)，布置更多的電量，這樣才能達(dá)到更大的續(xù)航里程，減少充電的頻次，任何可以利用的空間，都有利于整車電量的提升。

其次，要充分考慮電池包的位置對整車安全性能的影響，尤其是在發(fā)生碰撞、翻滾、跌落等極端情況下，電池包是否會(huì)因?yàn)楹艽蟮募铀俣然驀?yán)重的擠壓變形，發(fā)生起火和爆炸，或者是否會(huì)有電池包的部件進(jìn)入乘客艙，引起附加傷害。

第三，要充分考慮電池包的重量和形狀對整車結(jié)構(gòu)壽命的影響，因?yàn)殡姵匕闹亓客ǔ＿_(dá)到數(shù)百公斤，給整車的底盤和懸掛帶來很大的靜態(tài)載荷和動(dòng)態(tài)載荷，在長時(shí)間的振動(dòng)、沖擊條件下，很容易引起整車機(jī)械部分的疲勞損傷，降低壽命。

第四，要充分考慮電池包的散熱條件，尤其是在高溫工作條件和高電氣載荷工作條件下，電池包會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果散熱條件不理想，或者靠近熱源，會(huì)引起電池包的壽命加速衰減。

第五，電池包在整車的安裝位置，還會(huì)影響到整車的軸荷分配和重心，進(jìn)而影響到整車的駕乘體驗(yàn)和舒適性。

我們總結(jié)了市場上幾款常見的電動(dòng)汽車產(chǎn)品，將電池包在整車上的裝配空間和位置加以概述，以供讀者參考。

1.工字型和T字形電池包安裝

早期的電動(dòng)汽車，都是基于傳統(tǒng)的燃油車進(jìn)行改裝，在去掉發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、油箱和一些傳動(dòng)裝置，這樣整車上空出來的空間，是最適合安裝電池包的。   

之諾1E純電動(dòng)汽車電池包安裝位置

華晨寶馬之諾1E純電動(dòng)汽車就有一個(gè)典型的工字型電池包，在寶馬X1車型的基礎(chǔ)上，充分挖掘可以利用的布置空間，前后串聯(lián)的三個(gè)高電壓蓄電池單元?jiǎng)t被安裝在車身的前部（前機(jī)艙蓋下方的發(fā)動(dòng)機(jī)位置）、中部（傳統(tǒng)的傳動(dòng)軸通道中）和后部（傳統(tǒng)燃油箱的位置），這樣的設(shè)計(jì)可以確保更好的前后軸負(fù)荷分配，賦予車輛更低的重心，同時(shí)讓車輛在碰撞發(fā)生時(shí)更加安全。

Volt T字形電池包及安裝位置

雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)（Volt）是一款典型的T字形電池包布置，因?yàn)槭且豢?a class='link' target='_blank'>增程式電動(dòng)車，因此發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱仍然保留，設(shè)計(jì)師充分利用了去掉變速箱和傳動(dòng)軸后的空間和后排座位下面的空間，將電池包設(shè)計(jì)成一個(gè)“T”型。

不管是華晨寶馬之諾1E，還是雪佛蘭Volt，都是在傳統(tǒng)燃油車基礎(chǔ)上做了非常小的改動(dòng)，空間非常有限，能夠裝載的電池包體積和重量都受限，因此容量不大，續(xù)航里程也有限。華晨寶馬之諾1E采用寧德時(shí)代（CATL）的磷酸鐵鋰電池，Pack容量為27kWh，可達(dá)到150km的續(xù)航里程，第一代雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)采用LG的錳酸鋰電池，Pack容量為16kWh，純電續(xù)航里程為64km。

2.土字形電池包安裝

要想進(jìn)一步提升整車的續(xù)航里程，就必須要增加整車的電量，有兩個(gè)可行的途徑：提高電池包的能量密度，在同樣的空間內(nèi)存儲(chǔ)更多的電量；擴(kuò)展電池包的空間，增大電池包的體積和重量，進(jìn)而增加可用電量。

一般而言，能量密度的提升是比較緩慢的，受制于動(dòng)力電池技術(shù)的進(jìn)步速度，很難在短時(shí)間內(nèi)大幅度改善，那么就需要我們在電池包的體積上面做文章，從整車上面挖掘更多的空間，來裝載更多的電池，存儲(chǔ)更多的電量，從而提升電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。

e-Golf 土字形電池包及安裝位置

2015版e-Golf電池包是一個(gè)典型的“土”字形結(jié)構(gòu)，充分利用了整車上可以利用的空間?？傠娏繛?4.2kWh，總電壓為320V，容量為75Ah，電池包重量為313kg，體積為229.4 L。2016年起，大眾選用新的三元電芯，在原有體積不變的情況下，電池包的總電量達(dá)到35.8kWh，整車的續(xù)航里程也從134公里提升至200公里。

吉利帝豪EV電池包安裝位置

吉利帝豪EV車型則是另一款“土”字形電池包的代表，為了裝載更多的電池，吉利還對整車的底盤做了二次開發(fā)，騰出了更多的形狀規(guī)則的空間，用于容納鋰離子電池組。2015款的帝豪EV采用了寧德時(shí)代的三元電芯，電量為44kWh，續(xù)航里程達(dá)到250km。2017款的帝豪EV，仍然采用同樣的三元電芯，但是對電池包、熱管理系統(tǒng)和動(dòng)力總成做了設(shè)計(jì)優(yōu)化，從而使得續(xù)航里程達(dá)到了300km。

“土”字形的電池包，可以將電動(dòng)汽車的續(xù)航里程提升到200~300公里，如果想進(jìn)一步提升續(xù)航里程，就有相當(dāng)大的難度了，因?yàn)檎嚳赏卣沟目臻g已經(jīng)被挖掘的差不多了。

3.一體式（滑板式）電池包安裝

受限于傳統(tǒng)燃油車的結(jié)構(gòu)局限，不管怎樣挖掘可用空間，始終不能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的最優(yōu)化設(shè)計(jì)?？蛻魧τ陔妱?dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的需求，已經(jīng)從100公里、200公里，提升到300公里、400公里，甚至是500公里以上。在這種情況下，電池包和底盤的一體化設(shè)計(jì)，已經(jīng)逐漸成為一種必然的趨勢。

這是一種全新的產(chǎn)品思路，整車的設(shè)計(jì)需要圍繞核心零部件電池包來展開，將電池包進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，平鋪在車輛的底盤上，以最大限度獲得可用空間，調(diào)整整車的重心位置，同時(shí)還可以利用電池包的結(jié)構(gòu)來加強(qiáng)底盤的強(qiáng)度和剛度，也可以利用整車的框架強(qiáng)化對電池包的結(jié)構(gòu)防護(hù)。

圖1-36 一體式電池包安裝示例

最早采用這種方案來做整車設(shè)計(jì)的是Tesla，在暢銷的Model S和Model X車型上，Tesla都采用了電池包和底盤的一體化設(shè)計(jì)，以達(dá)到最優(yōu)的車輛性能。得益于領(lǐng)先對手的設(shè)計(jì)思路，Model S車型可以給用戶提供多種規(guī)格的電池包容量，從60kWh一直擴(kuò)展到90kWh，續(xù)航里程可以達(dá)到驚人的526公里（P90D版本），這是在傳統(tǒng)燃油車進(jìn)行改造所無法達(dá)到的。

圖1-37 大眾一體式電池包示例

在特斯拉的成功指引下，大眾和寶馬等車企也紛紛跟進(jìn)，推出了自己的一體式電動(dòng)汽車產(chǎn)品解決方案。

大眾汽車集團(tuán)推出了電動(dòng)汽車專用平臺(tái)：MEB平臺(tái)，預(yù)計(jì)將于2019年投入使用，該平臺(tái)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。這意味著，大眾的設(shè)計(jì)師可以通過改變軸距、輪距以及座椅布局，以應(yīng)用于更多種類的車輛制造。而安裝在底盤上的電池組則尤其引人矚目，由于完全模塊化設(shè)計(jì)，它允許工程師按照適用車輛的類型來調(diào)整電池組的數(shù)量和大小，從而滿足不同車型的需求。大眾汽車集團(tuán)希望借助MEB平臺(tái)（電動(dòng)車模塊化平臺(tái)）將純電動(dòng)車的續(xù)航里程提升至400~600公里之間，完全可以對標(biāo)目前的燃油車。

本書將于8月份出版，歡迎廣大讀者預(yù)定

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