电动汽车动力锂电池包设计要求和生产流程

来源：维多利亚3308  日期：2019-06-03 11:36  浏览量：次

　　电动汽车动力锂电池包设计要求和生产流程。小型纯电动汽车作为我国新能源汽车产业化的战略车型之一，得到了人们越来越多的关注。动力锂电池包作为纯电动汽车的唯一动力源，承受着电池组等模块的质量，因此其强度、刚度必须满足使用要求才可以保证行驶的安全性。

　　电动汽车动力锂电池包设计要求

　　在纯电动车项目前期架构开发中，如何合理布置集成动力锂电池包是至关重要的，具体工作要素，主要涉及离地间隙、通过性、碰撞安全和电量需求等几个方面，以下将分别介绍。

　　1.电池的离地间隙要求

　　在电池下表面有结构件保护的情况下，同时也需要满足以下条件：最大上跳的状态下，电池距离地面需要保证一定的间隙；满载状态下保证具有竞争性的离地间隙；电池RESS在正向需要有保护；电池RESS布置不得低于周边车身结构的最低面。

　　2.乘员舱人机布置对电池Z向尺寸的限制

　　某电动车项目人机布置可以看出，在Z向纬度上共有9个工程指标需要考虑，具体为乘员H点到地面的距离H5、乘员的坐高H30、头部空间H61、脚踵点到地面的距离H8、电池包Z向厚度、电池包离地间隙、车高H100、锂电池包上表面到地板上表面的距离以及地毯和隔音棉的厚度。由此根据造型要求限定了车身的高度，依据人机布置要求，可以推出电池包的Z向尺寸限制面。

　　3.溃缩空间对电池Y向尺寸的限制

　　由于电池的工作电压一般为大于300?V的高压电，加上电池单体里的电解液具有高腐蚀性，因此锂电池包在整车布置时需要设置合理的安全溃缩间隙，其中侧向碰撞工况尤为苛刻。具体车型要通过CAE迭代分析手段，得出合理的电池到门槛板侧向溃缩距离设计。

　　4.整车载荷传递路径对电池包设计的限制

　　整车载荷传递路径可以大致分解为：前舱载荷路径、前中地板载荷传递和后地板载荷路径。由于未来的锂电池包布置方案基本都在地板下方平铺，所以前中地板载荷传递路径设计与电池包的结构方案息息相关。

　　经过拓扑优化，对于地板下方的载荷传递，主要是通过布置电池侧面的纵梁延伸梁及电池前方的1.5号梁来完成，具体如图8所示，图中紫色纵向梁通过三角形结构及1.5号梁与前舱纵梁连接，进行正面碰撞的载荷传递；同时电池框架也应作为载荷传递路径与车身载荷路径一起配合；电池包内部的梁结构应与车身2/3/4号梁、中央通道梁位置保持一致。

　　5.续航里程对于电量的需求

　　对同样的电池单元模组，续航里程和电池的能量密度及容量有关，而电池的容量参数又是由其内部电芯单体串并联的数量和方式所决定的，最终会导致动力锂电池包整体形状和大小的变化。表2详细列举了不同供应商电池包在相同续航里程目标要求下，由于单体和模组的能量密度及串并联方式的不同，导致电量及电池包尺寸的差异化。

　　6.电池包安装接口要求

　　动力锂电池包在整车上的安装方式直接影响其模态和强度，一般在电池包四周每隔一段距离需要布置一个安装点，如果整体电池包长度大于2mm，建议在中间位置增加吊挂点改善模态。

　　动力锂电池包是新能源汽车核心能量源，为整车提供驱动电能，它主要通过金属材质的壳体包络构成电池包主体。模块化的结构设计实现了电芯的集成，通过热管理设计与仿真优化电池包热管理性能，电器部件及线束实现了控制系统对电池的安全保护及连接路径；通过BMS实现对电芯的管理，以及与整车的通讯及信息交换。

　　动力锂电池包生产流程

　　从简单的一颗电芯到锂电池包的生产过程也是相当复杂，需要多道工序，一点不比电芯的制造过程简单。

　　1.上料

　　将电芯传送到制定位置，机械手自动抓取送入模组装配线。

　　2.给电芯洗个澡—等离子清洗工序

　　对每个电芯表面进行清洗。这里采用离子清洁，保证在过程中的污染物不附着在电芯底部。

　　3.将电芯组合起来—电芯涂胶

　　电芯组装前，需要表面涂胶。涂胶的作用除了固定作用之外，还能起到绝缘和散热的目的。高精度的涂胶设备以及机械手协作，可以以设定轨迹涂胶，同时实时监控涂胶质量，确保涂胶品质，进一步提升了每组不同电池模组的一致性。

　　4.给电芯建个家—端版与侧板的焊接

　　动力锂电池模组多采用铝制端板和侧板焊接而成，通过机器人进行层压和端板、侧板焊接处理。

　　5.线束隔离板装配

　　焊接监测系统准确定位焊接位置后，绑定线束隔离板物料条码至MES生产调度管理系统，生成单独的编码以便追溯。打码后通过机械手将线束隔离板自动装入模组。

　　6.完成电池的串并联—激光焊接

　　通过自动激光焊接，完成极柱与连接片的连接，实现电池串并联。

　　7.下线前的重要一关—下线测试

　　下线前对模组全性能检查，包括模组电压/电阻、电池单体电压、耐压测试、绝缘电阻测试。标准化的模组设计原理可以定制化匹配不同车型，每个模块还能够安装在车内最佳适合空间和预定位置。

　　以上就是电动汽车动力锂电池包设计要求和生产流程，在电动汽车上，动力锂电池包的重量占整车质量的30%左右。随着国家对新能源汽车的扶持和推广力度不断加大,行业规范也越来越完善,一些不符合要求的电池包厂也逐渐被淘汰。