新型電動汽車電池防護倉研究

王強

【摘 要】闡述分析了電動汽車普通型電池倉的結構特點和不足，論證了電池防護倉的散熱和安全要求。提出了一種新型結構的電池防護倉，該新型防護倉采用風扇強制通風，并能自動調節冷卻強度；在溫度的平衡控制方面，底部采用導熱條，能及時將熱量傳遞到外界；在安全方面，電池倉壁采用外壁、內壁和中間蜂窩夾層結構，既減輕了總量，又能對內部進行多層保護。最后，分析了電池倉及支架的其它功能要求。

【關鍵詞】電動汽車；電池倉；防護

中圖分類號： U469.72 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）09-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.09.012

Research on New Battery Protection Poles for Electric Vehicles*

WANG Qiang

（College of Automotive Engineering， Zhejiang Jiaotong Vocational and Technical College， Hangzhou， Zhejiang 311112， China）

【Abstract】The structural characteristics and deficiencies of common battery compartments for electric vehicles are described and analyzed， and the requirements for heat dissipation and safety of battery protection compartments are demonstrated. A new type of battery protection compartment is proposed. The new protection compartment uses forced fan ventilation and can automatically adjust the cooling intensity. In terms of temperature balance control， the bottom is made of heat conducting strips， which can transfer heat to the outside in a timely manner； in terms of safety The wall of the battery compartment adopts the outer wall， the inner wall and the intermediate honeycomb sandwich structure， which not only reduces the total amount， but also protects the interior. Finally， other functional requirements of the battery compartment and bracket are analyzed.

【Key words】Electric vehicle； Battery compartment； Protection

0 引言

電動汽車電池組一般由電池模塊或單體電池組成，一個電池模塊又由多個單體電池組成，電池則裝載在一個箱體中，即電池倉。隨著電動汽車的推廣應用，電動汽車電池的使用安全性和碰撞安全性也越來越擺在突出的位置，當電動汽車電池長時間使用或外界環境溫度較高時，將使電池溫度過高，不但縮短了電池的使用壽命，而且也存在著一定的安全隱患，特別是當汽車的電池部位發生碰撞時，有可能造成嚴重的安全事故，所以，需要探求一種能夠對電池通風散熱、減小碰撞損傷的防護方法和裝置。

1 普通型電池倉結構分析

現以某普通型電動汽車單體電池倉結構為例，如圖1所示，對其進行分析。

由圖1可知，普通型電池倉具有如下特點：

（1）結構簡單、電池安裝緊湊，便于生產制造和電池的布置；

（2）底部散熱良好，但對電池的強度保護降低；

（3）電池倉側壁采用肋條結構，質量小，但強度較高。

（4）電池倉側壁全封閉，不利于散熱；

（5）電池倉壁只有肋和倉壁薄板，碰撞吸能性不足。

2 新型結構的電池防護倉

動力電池在工作時必不可免的會出現發熱現象，不同的電池其發熱程度也有差異，有的電池采用自然通風即可滿足散熱需要，但更多的電池則因其發熱量大而必須采用強制通風，這樣才能保證電池的正常和安全工作[1]。而且，在電動汽車上，由于動力電池組的各個電池或各個分電池布置在不同的位置，各處的散熱條件和其周圍工作環境不同，這些差異也會對電池的充放電性能和使用壽命造成影響。所以，亟需研究既能保證電池的散熱通風、又具有良好安全特性的電池防護倉。

2.1 新型電池防護倉結構

基于以上分析，提出了一種新型結構的電池倉防護結構，如圖2所示，其結構特點為：

1-冷卻風扇；2-導熱條；3-內部吸能結構

（1）電池裝于電池倉內，通過安裝于電池倉上的冷卻風扇1對電池進行強制通風散熱。風扇的轉速可隨環境溫度而調節，從而改變了電池表面的通風量、調節冷卻強度。

（2）為了提高防護水平，電池底部采用全封閉式結構，但也使底部通風條件不佳，不利于散熱。為了改善散熱，平衡溫度，底部裝有導熱條2，導熱條為高導熱系數材料，其能將電池底部的熱量傳遞到電池倉的外壁，防止電池底部因熱量積聚而造成電池過熱。

（3）電池倉壁3采用耐撞吸能多層結構，其外壁和內壁選用強度高、不易變形的材料，中間夾層采用蜂窩吸能結構，并選用易變形、吸能性好的材料，以緩沖和吸收碰撞沖擊的能量，保護電池，當汽車的電池部位受到碰撞時，能夠對電池進行多層防護。

具體實施時，電池倉的規格和式樣可根據用戶和市場需要調整設計，風扇可根據具體電池倉的尺寸布置多個。

2.2 新型電池防護倉溫度控制原理

現對該新型電池防護倉的溫度控制原理加以說明，溫度控制主要由溫控處理器、溫度傳感器和冷卻風扇共同完成。溫控處理器、溫度傳感器和冷卻風扇工作模塊示意圖如圖3所示。

當電源插口連接外部電源后，就能給溫控處理器和風扇供電，溫控處理器能接收和處理溫度傳感器發送過來的溫度信號，進而控制風扇的轉速，從而實現自動根據倉內溫度變化而調節風扇轉速的目標。

3 電池倉及支架的其它功能要求

（1）電池倉的絕緣等要滿足法規的要求，配有漏電保護、高壓切斷和緊急情況處理裝置，以確保安全[2-3]。

（2）電池倉的支架要便于動力電池組或其分組的安裝，要能夠實現機械化拆卸，也要方便各種線束的連接。

（3）電池倉支架的位置和形狀確定好后，要與通風通道、風扇口、溫度傳感器等的布置和安裝配合好。

【參考文獻】

[1]何洪文.電動汽車原理與構造[M]機械工業出版社，2012.

[2]GB/T 18384.2-2015，電動汽車安全要求 第2部分：操作安全和故障防護[S].

[3]GB/T 18384.3-2015，電動汽車安全要求 第3部分：人員觸電防護[S].