电动车电池箱结构设计规范.doc

电动客车电池箱结构设计规范

编制： 年 月 日
审核： 年 月 日
批准： 年 月 日

目 录

1 概 述 2
2 引用标准 2
3 定义 3
4 结构设计 3
4.1 标识 3
4.2 结构设计 4
4.3 通风与散热 4
4.4 绝缘与防水 4
4.5 碰撞保护 5

1 概 述
车载储能装置是电动车的唯一能量来源，是电动车辆性能的决定因素之一。现在发展的车载储能装置以电池为主。因为车载电源必须由数只甚至数百只单体电池串、并组合成电池组，形成能输出高电压、大电流的供电源，加之汽车的运行环境多变，对电池箱的散热、防水、绝缘等设计要求很高。本规范将指导本公司电池箱的结构设计。

2  引用标准
在电池箱的设计中，下列标准所包含的条文是设计的基础指导，设计活动中必须及时关注相关标准的修订，使用本规范适应使用下列标准最新版本。
GB/T 18384.1-2001电动汽车  安全要求 第1部分：车载储能装置
GB 2893-2001  安全色
GB 2894-1996  安全标志
GB 4208-1993  外壳防护等级（IP代码）
GB 156-1993  标准电压
GB/T 5465.2-1996  用于设备上的图形符号

3  定义
3.1  单体蓄电池  battery cell
    一种电化学能储存装置，由正极、负极及电解液组成，其标称电压力电化学偶的标称电压。
3.2  蓄电池模块  battery module or battery monobloc
    放置在一个单独的机械和电气单元内的内部相连的单体蓄电池的组合。
3.3  蓄电池包  traction battery pack
    由蓄电池模块、固定框或固定架组成的单一机械总成，可能还包括其他部件（例如：加注装置和温度控制器）。
3.4  动力蓄电池  traction battery
    用来给动力电路提供能量的所有电气相连的蓄电池包的总称。
3.5  蓄电池连接端子  battery connection terminal
    位于蓄电池包壳体外的带电部分，其作用是输送电能。
3.6  爬电距离  creepage distance
    连接端子的带电部分（包括任何可导电的连接件）和电底盘之间，或两个电位不同的带电部分之间的沿绝缘材料表面的最短距离。
3.7  可导电部件  conductive part
    能够使电流通过的部件，在正常工作状态下不带电，但当基本绝缘故障的情况下，可能成为带电部件。
3.8  外露可导电部件  exposed Conductive par
    按照GB 4208规定，可以通过IPXXB试指触及的导电部件。
    注1：本概念是针对特定的电路而言，一个电路中的带电部件也许是另一个电路中的外露导体，例如：乘用车的车身可能是辅助电路中的带电部件，但对于动力电路来说它是外露导体。
3.9  带电部件  live part
    正常使用时被通电的导体或导电部件。
3.10  电底盘  electrical chassis
    一组电气相连的可寻电部件，其电位作为基准电位。
3.11  直接接触  direct contact
    人员与带电部件的接触。
3.12  动力单元  power unit
    动力控制装置和电机的组合。
3.13  动力系统  power system
动力单元和车载储能装置的组合。

4  结构设计
4.1  标识
电池箱体安装在车辆上后对外的平整表面明显标识警告标记，如下图，并标明动力蓄电池的化学类型。

图1 电池箱表面警告标志
4.2 结构设计
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，电池箱的设计推荐使用框架结构，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。电池箱外形首选规则长方体，并根据布置要求可适当调整。下图为一典型的电池箱结构示图。

图2 电池箱的结构
4.3 通风与散热
部分种类的动力蓄电池在充电和使用过程中有可能析出气体。为了防止爆炸、起火或有毒物质的危害，电池箱中动力蓄电池产生气体时应考虑下列问题：
a）车辆的任何地方不得有潜在危险气体的聚集；
b）不允许乘客舱及封闭的货舱内的危险气体超过一定的浓度。
c）在电池箱设计的通风通道周围不能存在火花源。
火花源指——电接触
        ——保险丝
       ——接触电刷
       ——制动衬片
       ——静电放电
        ——其他的火花源如香烟、开放火焰及光源等。
允许气体的最大聚集量应符合国家相关标准的要求。
汽车持续运行，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，为保证电池安全和使用寿命，电池箱必须具备良好的主动散热能力。对于本公司设计的车辆一般采用风冷方式散热，通风和散热结构设计规则：
1） 进风口尽量位于车身风源丰富，并且没有其他热源的位置，防止通风不畅。
2） 根据电池箱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。
3） 电池箱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。
4） 进排风口位于电池箱上部2/3以上的空间，避免运行中有水进入。
5） 如遇突发故障，必须保障电池电源器断后散热风扇才切断。

图3 电池箱通风散热与防水
1 散热风扇推荐布置位置1；2散热风扇推荐布置位置2；3线速推荐布置位置

4.4 绝缘与防水
电动客车用电池组输出电压高达500伏以上，电池箱出保障容纳电池外，必须有效隔绝操作人员和乘客与电池的接触。设计要求如下：
1） 电池箱必须有效接地，与电池间的绝缘电阻值是为了满足安全目的而确定的一个足够的值。要求在动力蓄电池的整个寿命期内，该绝缘电阻值除以动力蓄电池的标称电压U，所得值应大于120 Ω/V。
2） 电池的两级以及两级的连接板与电池箱的最小距离必须>10mm，防止击穿放电。
3） 电池箱内部涂覆绝缘漆。
4） 电池箱在车身的布置位置必须高于最小通过距离200mm以上，防止机械损伤和溅水。
5） 电池箱的散热通风口和电缆连接线必须布置在电池箱2/3高度以上，推荐布置在箱体上端。

4.5 碰撞保护
电池箱在车辆发生碰撞时，设计应满足下列要求：
a）如果动力蓄电池或蓄电池包安装在乘客舱的外部，动力蓄电池、蓄电池包或其部件（蓄电池模块、电解液）不得穿入乘客舱内。
b）如果动力蓄电池或蓄电池包安装在乘客舱内，电池箱的任何移动应确保乘客的安全。
c）发生碰撞时，动力蓄电池、蓄电池包或其部件（蓄电池模块、电解液）不能由于碰撞而从电池箱内散落，尤其避免从车上甩出。
d）发生碰撞时，电池箱必须第一时间保证电池组的过流断开装置切断连接，并防止动力电池组短路。
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