纯电动汽车动力电池匹配设计

摘要：发展新能源汽车产业已上升为国家战略，纯电动汽车是新能源汽车发展的核心力量，其具备噪音低、效率高、零排放等优点，适合城市道路运输。而车辆购置成本中动力电池成本占了一半以上，动力电池电量直接影响整车续航里程，一味追求续航里程，使得整车成本进一步增加。本文从整车布局要求、续航里程、车辆安全性等方面综合考量，提出了动力电池匹配设计方法，作为整车电池选型的理论依据。

关键词：动力电池；匹配设计；续航里程

1动力电池系统简介

动力电池系统最基本的功能存储由外部电网，或者驱动系统回馈产生的电能。电芯采用串、并联方式组成电池组，电池组放置在一个或多个密封并且屏蔽的箱体里面，一个或多个箱体使用可靠的接插件进行连接。使用电池管理系统对电池组进行综合管理，实时采集各电芯的电压值、各温度传感器的温度值、电池组的总电压值和总电流值，电池组与箱体的绝缘电阻值等数据，并根据系统中设定的阀值判定电池组工作是否正常。

为满足便利维修，动力电池系统设有维修开关，通过维修开关能够方便断开动力电池组的高压回路，更换动力电池系统中的熔断器等易损件；动力电池系统为汽车零部件，因此要求动力电池系统采用的各个部件为汽车级。 2 动力电池系统部件要求

动力电池系统设计以满足车辆动力要求为前提，同时从电池系统自身内部结构和安全设计、电池管理等方面进行设计，主要包括以下几个部分：

（1）电池箱外观尺寸：电池箱体尺寸主要根据车辆提供的电池安装空间进行设计，并且要考虑到接插件、高低压线束布置与机械连接部位的尺寸影响。电池箱内部尺寸，主要从整体设计考虑，从电池的排布、线束的排布以及电池管理系统尺寸位置、热管理系统尺寸及位置等方面进行设计。电池箱的外观设计主要从空间布局、材料特性、防护等级、绝缘安全、标识等方面进行设计。

（2）电池性能参数：电池系统参数，比如电压平台、额定容量、额定能量、最大可持续放电电流、瞬间峰值放电电流、瞬间峰值充电电流等，在设计时要根据车辆的动力参数、高低压附件电气耗电量进行匹配。

（3）电池管理：动力电池系统管理主要通过电池管理系统完成。通过制定电池的行车高低压上下电策略、充放电高低压上下电策略、温度管理策略、故障报警策略等实现对电池系统的管理。

（4）整车对电池系统的管理：通过整车控制器与电池管理系统的通信进行电池系统的管理。具体根据整车高低压拓扑制定通信协议完成。

（5）由于动力电池输出高压直流电，通过高压配电盒提供给驱动系统，属于高电压、大电流，必须保证驾乘人员的安全，应符合GB/T 18384.1-2015、GB/T 18384.2-2015、GB/T 18384.3-2015的要求。

（6）由使用方便性及价格因素，要求电池可进行充电，具有快速充电的功能，循环寿命足够长，且可回收。 3 动力电池匹配设计

为提升整车续航里程，往往需要选择大电量的动力电池，但随着电量的增加，整车制造成本增加，同时整备质量增加，使用经济性降低。因此，如何匹配合理的动力电池至关重要。 3.1动力电池选型要求 1、单体

（1）外观：表面平整、干燥、无外伤、无污物，标志清晰、正确。

（2）外形尺寸及质量：动力电池外形尺寸、质量应符合生产企业提供的技术条件。 （3）20°C、-20°C、55°C、20°C 倍率放电容量：容量不能低于企业提供的技术条件中规定的额定容量值，也不能高于额定值的110%。

（4）常温与高温荷电保持与容量恢复能力：常温与高温荷电保持率不低于额定值的 80%；容量恢复能力不低于额定值的 90%。

（5）安全性：满足相关标准实验要求，不爆炸、不起火、不泄露。 2、电池组模块

（1）外观：表面平整、干燥、无外伤、无污物，排列整齐、连接可靠、标志清晰、正确。

（2）外形尺寸及质量：动力电池外形尺寸、质量应符合生产企业提供的技术条件。 （3）20°C 放电容量：电池组模块总容量不能低于企业提供的技术条件中规定的额定容量值，也不能高于额定值的 110%。

（4）耐振动性：电池组模块在振动试验中不能发生电流锐变、电压异常、壳体变形、电解液溢出等现象。

（5）安全性：满足相关标准实验要求，不爆炸、不起火、不泄露。 3.2 电池组电压平台选择

电池组电压正常工作范围覆盖整车所有高压电气工作电压，如额定电压为334V的动力电池，其工作范围为260V~380V，那么整车所有高压电气（DCDC、空调、PTC、转向泵等）的工作电压都应该在260V~380V之间。 3.3 电池组电量的确定

引用 GB/T 18386 电动汽车 能量消耗率和续驶里程标准，即采用等速法（40Km/h）和续驶里程设计目标值反向计算电池容量。具体计算方法如下：

式中：C为电池组总容量，Ah；E为电池总电量，kw sh；P为平均功率，kw；S为续航里程，km；V为平均速度，km/h。 4 结束语

现阶段我国纯电动汽车处于高速发展阶段，驱动系统和动力电池等关键部件的核心技术任不成熟，其安全性、续航能力于传统燃油车相比存在不足。但纯电动汽车节能环保优势明显，也是汽车行业发展的大势所趋，不能因为动力电池短期内技术瓶颈导致的续航忧虑就否定纯电动汽车的发展。根据不同用户的用车需求，差异化配置，通过科学的方法合理匹配设计，控制制造成本和使用成本对纯电动汽车的发展有着理论和实际意义。 参考文献：

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[4] 徐曼珍. 新型动力电池原理与应用. 北京：人民邮电出版社，2005. 1. 1 [5] 岳仁超，王艳. 电池管理系统的设计. 智能电器及计算机应用，2010-11：31-34