新型电动汽车电池防护仓研究

2018-07-27王强

科技视界 2018年9期

王强

【摘要】阐述分析了电动汽车普通型电池仓的结构特点和不足，论证了电池防护仓的散热和安全要求。提出了一种新型结构的电池防护仓，该新型防护仓采用风扇强制通风，并能自动调节冷却强度；在温度的平衡控制方面，底部采用导热条，能及时将热量传递到外界；在安全方面，电池仓壁采用外壁、内壁和中间蜂窝夹层结构，既减轻了总量，又能对内部进行多层保护。最后，分析了电池仓及支架的其它功能要求。

【关键词】电动汽车；电池仓；防护

中图分类号： U469.72 文献标识码： A 文章编号： 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

电动汽车电池组一般由电池模块或单体电池组成，一个电池模块又由多个单体电池组成，电池则装载在一个箱体中，即电池仓。随着电动汽车的推广应用，电动汽车电池的使用安全性和碰撞安全性也越來越摆在突出的位置，当电动汽车电池长时间使用或外界环境温度较高时，将使电池温度过高，不但缩短了电池的使用寿命，而且也存在着一定的安全隐患，特别是当汽车的电池部位发生碰撞时，有可能造成严重的安全事故，所以，需要探求一种能够对电池通风散热、减小碰撞损伤的防护方法和装置。

1 普通型电池仓结构分析

现以某普通型电动汽车单体电池仓结构为例，如图1所示，对其进行分析。

由图1可知，普通型电池仓具有如下特点：

（1）结构简单、电池安装紧凑，便于生产制造和电池的布置；

（2）底部散热良好，但对电池的强度保护降低；

（3）电池仓侧壁采用肋条结构，质量小，但强度较高。

（4）电池仓侧壁全封闭，不利于散热；

（5）电池仓壁只有肋和仓壁薄板，碰撞吸能性不足。

2 新型结构的电池防护仓

动力电池在工作时必不可免的会出现发热现象，不同的电池其发热程度也有差异，有的电池采用自然通风即可满足散热需要，但更多的电池则因其发热量大而必须采用强制通风，这样才能保证电池的正常和安全工作[1]。而且，在电动汽车上，由于动力电池组的各个电池或各个分电池布置在不同的位置，各处的散热条件和其周围工作环境不同，这些差异也会对电池的充放电性能和使用寿命造成影响。所以，亟需研究既能保证电池的散热通风、又具有良好安全特性的电池防护仓。

2.1 新型电池防护仓结构

基于以上分析，提出了一种新型结构的电池仓防护结构，如图2所示，其结构特点为：

1-冷却风扇；2-导热条；3-内部吸能结构

（1）电池装于电池仓内，通过安装于电池仓上的冷却风扇1对电池进行强制通风散热。风扇的转速可随环境温度而调节，从而改变了电池表面的通风量、调节冷却强度。

（2）为了提高防护水平，电池底部采用全封闭式结构，但也使底部通风条件不佳，不利于散热。为了改善散热，平衡温度，底部装有导热条2，导热条为高导热系数材料，其能将电池底部的热量传递到电池仓的外壁，防止电池底部因热量积聚而造成电池过热。

（3）电池仓壁3采用耐撞吸能多层结构，其外壁和内壁选用强度高、不易变形的材料，中间夹层采用蜂窝吸能结构，并选用易变形、吸能性好的材料，以缓冲和吸收碰撞冲击的能量，保护电池，当汽车的电池部位受到碰撞时，能够对电池进行多层防护。

具体实施时，电池仓的规格和式样可根据用户和市场需要调整设计，风扇可根据具体电池仓的尺寸布置多个。

2.2 新型电池防护仓温度控制原理

现对该新型电池防护仓的温度控制原理加以说明，温度控制主要由温控处理器、温度传感器和冷却风扇共同完成。温控处理器、温度传感器和冷却风扇工作模块示意图如图3所示。

当电源插口连接外部电源后，就能给温控处理器和风扇供电，温控处理器能接收和处理温度传感器发送过来的温度信号，进而控制风扇的转速，从而实现自动根据仓内温度变化而调节风扇转速的目标。

3 电池仓及支架的其它功能要求

（1）电池仓的绝缘等要满足法规的要求，配有漏电保护、高压切断和紧急情况处理装置，以确保安全[2-3]。