关键词：电动汽车；电池箱；要点分析
1.电动汽车的特点
电动汽车本身不排放污染大气的有害气体，当前电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个"热点"，其主要具有如下特点：
1.1无污染，噪声低
电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。
1.2能源效率高，多样化
电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。
1.3结构简单，使用维修方便
电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。
1.4动力电源使用成本高，续驶里程短
目前电动汽车尚不如内燃机汽车技术完善，尤其是动力电源（电池）的寿命短，使用成本高。电池的储能量小，一次充电后行驶里程不理想，电动车的价格较贵。但从发展的角度看，随着科技的进步，投入相应的人力物力，电动汽车的问题会逐步得到解决。扬长避短，电动汽车会逐渐普及，其价格和使用成本必然会降低。
2.电动汽车电池箱的通风与散热性能要求
电动汽车依靠动力电池箱提供能源，设计开发人员在动力电池箱设计过程中，必须要考虑多行驶工况下电池箱能否满足一些机械性能要求这一点。在电动汽车中，由于汽车常处于持续运行的状态，尤其是长时间大负荷高速行驶，电池放电会同时释放出大量热量；汽车大电流充电时，也会产生大量的热量。而为保证电池安全和使用寿命，电池箱体必须具备良好的散热能力，电动汽车电池箱的通风与散热性能要求如下：
2.1在布置空间允许的情况下，电池模块之间应有适当的间隙，以满足电池自身散热和热膨胀的要求。
2.2内置温度传感器或信息采集板，实时监控电池箱体内电池的温度。
2.3根据电池箱体容量的大小和电池放热特性匹配散热风流量，并保留足够的安全系数。
2.4电池箱体内部通过挡板等导流方式引导内部气流流向，保证每个单体电池充分散热。
2.5如遇突发故障，必须保障电池电源切断后散热风扇才切断，有一个延迟的过程。
3.电动汽车电池箱结构设计
电动汽车电池箱的基本功能即容纳和保护电池组，其结构必须保证在保留最大的容纳空间基础上满足足够的强度，考虑到节省布置空间，并满足汽车多变的运行环境，电池箱的外形首选规则长方体，结构设计则应使用框架结构，即边框、底框使用型材焊接，材料厚度推荐＞3mm，型材外面或双面焊接蒙皮，例如图1所示的阀控密封式铅酸电池的基本结构。
3.1电池箱体上盖设计
箱体上盖主要起密封作用，受力不大，可以使用镀锌薄钢板冲压成型，为保证与下箱体接触面的强度和提高密封性，可在翻边上冲压断续半圆筋，同时设置较小的该面平面度公差，并在制造过程中通过工装严格保证该面的平面度。整个上盖不宜是一个平面，强度不足且容易引发共振，疲劳寿命极低，在上盖上可在X、Y方向适当冲压出筋。
由于上盖和下箱体是通过螺栓连接，所用螺栓数目较多，因此保证孔的同轴度尤其重要，需在合理布置螺栓孔位置的同时，位置尺寸尽量圆整，且在 X、Y 向呈对称布置。连接螺栓数目的选择需根据密封性高低和拆装工作量大小两方面综合考虑。如果上盖采用拼焊工艺，则翻边部位宜采用高强度钢板以增加强度。考虑到整体电池箱体的轻量化，上盖也可使用工程塑料，但会影响电池系统的电磁屏蔽，不建议采用。
图1 阀控密封式铅酸电池基本结构
3.2电池箱体下箱体设计
电池模块主要坐落在下箱体里面，因此电池箱体内部要有嵌槽、挡板等结构措施使电池模块在车辆行驶的状况下可靠固定，在前后、左右、上下各个方向上均不发生窜动，避免对侧壁和上盖造成冲击，影响电池箱体寿命。同时设计电池信息采集板等相关部件的固定位置，
要求在复杂工况下，各部件都能够可靠固定，避免发生接触松动对电路造成威胁。下箱体可以采用拼焊工艺，底板可以选用高强度钢并冲压出加强筋，在与车身连接点位置做X、Y方向的井字行加强梁，提高下箱体的抗弯扭强度。
3.3固定结构设计
固定结构要有足够的强度以支撑加速度很大情况下质量很大的电池组，箱体底部设计纵横梁，安装固定后与车身连成一起增加车身承载强度。选择车身上钢板等级和厚度较高部分作为基础，将电池组有效固定，通过受力分析和计算，确定纵横梁具体的结构、材料型号和厚度。对于纵横梁和车身的固定连接处，应通过增加加强板或改进结构等措施保证强度，使电池箱体在恶劣工况下此处不发生变形。如车身厚度不能满足相关焊接标准，可采用局部加厚车身方式保证焊接质量，使电池组固定结构有足够的安全系数。连接时选用螺栓紧固方式，通过综合考虑电池组质量、碰撞加速度与接合面摩擦系数确定螺栓规格型号。固定点的选取原则是尽可能均匀对称布置，使各螺栓较平均地承受载荷，推荐安装固定点6-10个。螺栓紧固的主要优点是可靠性高，缺点是会增大电池组快速更换的难度。
3.4空间位置校核
用 CATIA 软件装配模块的测量功能，对电池箱体与车身、后悬架、稳定杆等的间距，电池箱的离地间隙进行全面检查。不仅要保证电池箱上盖和车身间留至少 10mm 间隙，还要考虑电池箱体与后悬架及稳定杆等运动件的距离，离运动件至少保证25mm以上间距。
结束语：
综上所述，电动汽车动力电池箱结构设计，对箱体内的电池组的安全至关重要。关于电动汽车电池箱的设计还有很多方面，本文仅选取了电池箱的通风与散热性能和结构设计的相关要点进行探讨研究，在电动汽车开发发展的过程中，仍需要相关人员加大对电动汽车电池箱的研究力度，学习国内外电动车先进技术，在不断的完善和改进中逐步创新，摸索前进，进而促进电动汽车行业的发展。
参考文献
[1]陈燕虹，吴伟静，刘宏伟等.纯电动汽车电池箱的热特性[J].吉林大学学报.2014.
[2]吴宏，李育隆，杨凯等.电动汽车电池箱通风冷却结构的研究[J].汽车工程.2012.
[3]王兵，蒿豪.电动汽车电池箱仿真分析及设计优化[J].装备机械，2014.
论文作者:申望屏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/23
标签：电池论文; 箱体论文; 电动汽车论文; 电池组论文; 螺栓论文; 汽车论文; 车身论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;