一種電池PACK復(fù)合材料箱蓋設(shè)計研究

劉兆文，張 彪，黃 河，王世豪，尹 峰

(中車時代電動汽車股份有限公司，湖南 株洲 412007)

電動汽車重要的部件之一是動力電池，而電池箱是動力電池的載體，在保證電池安全性的前提下需進行輕量化設(shè)計。輕量化設(shè)計可從多角度進行，主要有材料減重和結(jié)構(gòu)減重。從電池PACK結(jié)構(gòu)方面考慮，在滿足強度要求的前提下，減輕整個PACK重量最有效的途徑是電池箱蓋采用輕質(zhì)材料。由于玻璃纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料具有結(jié)構(gòu)輕、強度高、防腐性能好等特性，本文選用其作為電池PACK箱蓋的原材料進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進行抗拉強度測試，最后通過模態(tài)仿真驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。

1 箱蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計及力學(xué)試驗

1.1 電池PACK整體結(jié)構(gòu)

電池PACK整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由箱蓋1、鋁合金箱座2、集成面板3、電芯模組4、絕緣罩5組成。其裝配關(guān)系為：電芯模組的底部與箱座之間涂絕緣的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠，電芯模組兩側(cè)的金屬端板6通過長螺桿7固定在箱座上；電芯模組之間以及其與總正、總負(fù)接插件之間通過母排連接；集成面板上集成了通訊接口、加熱接口、高壓接口以及手動維修開關(guān)，固定在箱蓋上；箱蓋固定在箱座上，與箱蓋直接連接的部件有箱座、防爆閥以及集成面板。

圖1 電池PACK結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 箱蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計

電池箱蓋的主要功能是保證整個電池PACK的密封性。根據(jù)電池包箱蓋在整車上受力相對較小的情況，選用玻璃纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料PCM模壓成型。為確保箱蓋、箱座和集成面板的裝配密封性，在箱蓋的翻邊處和集成面板安裝面處設(shè)置較高的平面度要求，不平度要求小于0.5 mm；……