资料下载|电池系统结构及安全设计

  *文档围绕电池系统结构及安全设计展开，从产品简介、结构设计概述到模组与系统结构设计、轻量化及安全设计等方面进行了详细阐述，以下是按目录的简单总结：

电池系统产品简介

• 电动汽车与电池系统：电动汽车核心为 “三电” 系统，即电驱、电池、电控系统，其中电池系统包含电芯、模组、电池包等。
• 动力电池简介：传统汽车靠燃油驱动，新能源汽车靠电力驱动，动力电池在其中起关键作用。
• 三类产品：公司产品按场景分为动力电池（乘用车、商用车、低速车）、储能电池（通信、集装箱）、启停电池（12V、48V）。
• 动力电池功能：包括发动机启停、制动能量回收等，不同混合类型的电 / 油混合比、功能及节油效果不同。
• 储能电池简介：应用于发电侧、输配电侧和用电侧，有光储能、风储能等多种形式。
• 12V 和 48V 电池系统简介：12V 启停系统用锂离子电池替代铅酸电池，实现轻量化等；48V 轻混系统除启停外还能提供辅助动力等，且 48V 接近安全电压最高等级。

结构及安全设计概述

• 结构设计内容：涵盖电芯选型、模组设计、电池系统结构设计、轻量化、安全防护、总体排布等。
• 结构设计关键总成介绍：涉及整车包络尺寸、机械接口等，且电芯、模组、箱体、系统四个层级相互关联。
• 安全设计的要求：包括机械安全（振动、冲击等）、环境安全（防水防尘等）、电器安全等，需符合国标、企标等。
• 安全设计相关国家标准：列举了多个与电动汽车用动力蓄电池及安全要求相关的国家标准。

模组结构介绍与设计

• 模组分类：按电芯封装形式分为软包模组和铝壳模组，在成组效率、标准化程度等方面存在差异。
• 模组结构设计要点：涉及机械、电气、轻量化、热管理、成本工艺等多方面。
• 能量密度与成组效率：能量密度分重量和体积维度，成组效率是评价轻量化水平的参数。
• 模组构成：包括上盖、铝排、FPCB 等部件。
• 软包模组相关部件：如泡棉、长螺杆、金属轴承套、胶接、散热片等的作用、材料、设计要点及计算。
• 铝壳模组相关部件：端板、侧板、载体的功能、材料、设计关注点及机械强度计算与分析。
• 模组电连接：有激光焊和螺栓连接两种方式，各有优缺点。
• 模组温度采集：介绍了温度传感器种类、安装方式及注意事项。
• FPCB：是柔性印刷电路板，用于锂电池系统的模组电压温度采集，由基材等构成。
• 模组绝缘设计：包括电芯与电芯、电芯与模组机械外壳间的绝缘措施。
• 模组的标准化：背景是电池包存在形状复杂等问题，目标是实现电芯、模组尺寸等标准化。

电池系统结构介绍及设计

• 电池系统结构设计要点：涉及机械、工艺、电气、能量密度、热设计等多方面。
• 电芯选择：软包和铝壳电芯在结构设计上各有优劣势及应用建议。
• 电芯串并基础：介绍了容量、电量单位及电芯串并联的规律。
• 电池系统串并方案对比：先并后串和先串后并各有优缺点及适用场景。
• 电池系统排布内容：包括高压系统、电池模组、热管理系统、电池管理系统布置等。
• 电池系统整体排布原则：如排布规整对称、重量分布均匀等。
• 电池系统结构构成：由上箱盖、下箱体、模组安装件等构成。
• 电池系统箱盖结构设计：有钣金、塑料、复合材料上盖，介绍了各自的特点、材料、加工工艺、设计要点。
• 电池系统箱体结构设计：有钣金和铝合金箱体，介绍了特点、材料、加工工艺、设计要点。
• 电池系统常用金属材料：列举了 Q235、DC01 等材料的物性、成本及适用工艺。
• 电池系统箱体化学安全：包括预防措施（阻燃防火等）和防护措施（防爆等）。
• 电池系统层级的电连接：介绍了连接方式、铜排选择、电连接表面处理及安全绝缘措施。

轻量化

• 轻量化的范围：包括系统层级（电池尺寸选择等）和详细设计（新材料应用等）。
• 结构设计与轻量化：通过优化排布结构、极限设计、选材、减少层级等方法实现轻量化。
• 减少层级：无模组方案可提高成组效率，但可维护性降低。
• 选材：铝合金和复合材料可用于箱体和上盖，实现减重。
• 上盖和箱体轻量化：通过极限设计、优化挂点和横纵梁等实现减重，并进行仿真验证。

安全设计

• 安全设计划分：分为电气安全、机械安全、化学安全，需通过结构设计解决部分安全问题。
• 等电位：作用是人体接触防护、静电防护、电磁干扰防护，介绍了电池与车辆、电池箱与导电金属件的等电位连接方式。
• 模组的绝缘设计：介绍了端板与电芯、电芯与散热片等之间的绝缘措施。
• 电气隔离：包括电气间隙和爬电距离的定义及设计要求。
• 接触防护：介绍了防护等级附加字母的含义及模组、高压连接器等的防护措施。
• 防水防尘：介绍了防护等级特征数字的含义，以及上盖、下箱体、密封圈的设计要点和测试要求。
• 接触式连接结构设计：介绍了连接结构类型、螺栓机械连接和电连接的计算及相关参数。
• 机械防呆：包括颜色和标识防呆的作用及方法。
• 防腐蚀：介绍了电化学腐蚀和化学腐蚀的发生部位及防止方法，对比了五种防腐处理方式。
• 防火阻燃：介绍了被动和主动防火阻燃措施，以及塑料件的阻燃等级要求和储能集装箱的消防系统。
• 包装设计：介绍了内包装、外包装、运输包装类材料及设计思路。

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