能源电板系统是新能源电动汽车能源的源头，看成电动汽车的重要零部件，其计算的合感性和安全性对电动汽车起着至关蹙迫的作用。著述基于某车企需求研发计算一款28 kWh的能源电板系统，主要从电板系统全体结构的排布与计算、电板电气系统的计算、电板热处治系统的计算等三个方濒临该能源电板系统进行详备计算和分析。该计算通过结构上尺寸链的分析校核是合理的，以及对其热处治系统进行仿真分析，从而来考据其性能的可行性。这次计算为后续进一步对该电板系统进行优化和磨真金不怕火考据提供了一定的表面基础，也为电板系统开导使命者提供一定的参考价值。

电板系统结构计算

能源电板包是电动汽车的重要中枢零部件，当今大无数电板包的固定形式经受箱体装载式并固定于汽车底盘。能源电板系统主要由电板组件、电板箱体组件、电板处治系统（Battery Management System, BMS）、高压电气系统和热处治系统等构成。能源电板系统的全体布局在欢跃客户计算需求的前提下，电板里面空间需排布合理，何况保障能源的褂讪性以及电板的安全性。各排布之间确保零件之间不会相互侵犯，且保证电板系统在合理的使命范围内使命，且确保电板系统在合理的温度范围内使命，也便是确保电板的热处治系统平淡使命，均匀散热，确保电板的一致性，普及电板的诈欺率，同期延迟电板的使用寿命。以下对电板系统全体排布与计算进行空洞。

凭证上述能源电板系统的特色和本性，以及主机厂的计算条件，本文计算的能源电板系统主要由电板箱体、箱盖、电板模组、高压铜排、液冷板、高压插件、电板堵截单位（Battery Disconnect Unit, BDU）、BMS 主机和从机、烟雾传感器以及险阻压接插件等组件构成。电板各部件的初步选择为：经受方壳电芯进行计算，电板模组选用1P34S×3 成组形式，系统额定容量为87 Ah，额定电压为326 V，标称电量为28.39 kWh，电压范围为255～372 V，可用的电板荷电情状（State Of Charge, SOC）范围为0～100%，电板系统的能量密度为120.8 Wh/kg。电板的防护品级凭证国度的关系圭表经受IP67 的防护品级。当今热处治形式主要有液冷和风冷两种形式，凭证电板结构特色和客户需求，本文经受液冷板液冷散热和侧面正温度所有热敏电阻（Positive Temperature Coefficient, PTC）加热的热处治形式。BMS 排布选拔一主两从的结构神色。全体的PACK 尺寸计算为1 230 mm×1 085 mm×130 mm，全体PACK 的分量应为235 kg。电板包的三维全体移交如图1 所示。

图1 电板包三维全体移交图

该电板PACK 系统中电板模组通过螺栓固定在电板箱体上，箱体与箱盖最终通过螺栓进行密封。模组与模组之间通过串联铜排进行贯串，电板系统的前端留有一个矩形空间，挑升移交2 个高压箱BDU、BMS 主机和BMS 从机、烟雾传感器以及用于引出总正和总负的高压铜排。箱体前端外部安装有险阻压接插件用于充放电以及与整车通信贯串。为了散热性能好，在电板模组底部计算有液冷板用于散热冷却，模组侧边计算有PTC 加热，两者衔接结保证电板系统在合理的温度范围内使命，普及电板系统的使用寿命。该电板系统结构计算紧凑、集成度高，且便于安设和维修。

1.1 箱盖计算

箱盖经受预浸料模压（Prepreg Compression Molding, PCM）材质。防腐品级凭证国度圭表GB/T10125－2012中对盐雾本质的条件，中性盐雾≥720 h，阻燃品级应达到UL94-V0。加工工艺经受PCM，开模周期条件为45天。箱盖的计算尺寸为1 215 mm×1 059 mm×32.65 mm，主体厚1.2 mm，法兰为3.0 mm，箱盖全体的质地≤4 kg，箱盖安装孔需加多C 型衬套，衬套不错幸免扭矩衰减，故意于保护PCM 材料内容。箱盖计算图如图2 所示。

图2 箱盖计算图

1.2 箱体计算

箱体由多个零部件构成，边框型材经受Al6061-T6，插件面板经受铸铝AlSi10MnMg，底护经受0.8 mm 的B340LA/590DP。防腐品级凭证国度圭表GB/T 10125－2012 中对盐雾的本质条件，中性盐雾≥720 h，阻燃品级应达到UL94-V0。箱体的加工工艺经受液冷一体化计算，框架经受熔焊焊合，液冷板与箱体框架经受流钻螺钉拧紧（Flow Drill Screw, FDS）工艺，同期使用密封胶缓助密封，冲压底护板与箱体及液冷板用螺栓进行贯串。箱体的计算尺寸为1 355 mm×1 145 mm×135 mm，质地约莫36 kg。其箱体底护板喷涂0.8 mm聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride, PVC），箱体计算如图3 所示。

图3 箱体计算图

电板电气系统计算

能源电板的电气系统可保证整个这个词电板包约略安全运行，是以电气计算是能源电板系统计算的重要部分。电动汽车电板包的电气部分主要有电板模组、BMS、电气部件（继电器、战争器、保障、传感器、预充电阻等）、险阻压线束和贯串器。

电气系统计算齐备功能为基础，以安全为第一，可靠性为主，输出可靠高效的电能。在计算历程中，高压电气负载匹配是一个蹙迫的计算决策，包括战争器、高压线缆或铜巴、汇流排、熔断器、高压接插件等相互贯串，将能源电板系统的电能运输到车辆高压系统。还需要接洽预充电阻和预充时间的细则，以幸免高压上电时产生片刻大电流冲击高压电气部件。

凭证本文全体系统排布和结构方面的计算对电气系统进行全体布局，其中电气系统计算主要有险阻压系统计算、各种贯串线束计算、各种低压接插件计算。本文计算的能源电板电气系统的全体布局如图4 所示。

图4 电气系统全体布局图

热处治系统计算

能源电板的热处治系统对能源电板的性能、寿命、安全和储能大小的变化等均有影响。要保证能源电板系统在合理的温度范围内使命，防护电板系统出现热失控，导致电板寿命镌汰和损坏，是合计了防护电板过热，保障电板系统安全运行，关于能源电板的热处治系统的计算和开导至关蹙迫。

热处治系统主若是对冷却系统温度进行检测与限度。能源电板系长入般分为液冷和风冷，风冷资本低，约略散去无益气体，不存在漏液等复杂的问题。关联词在能源电板包这种结构紧凑且需赶快冷却的建树上，风冷并不适用；比较液冷，与整个这个词电板包热交互的速率更快，散热更可靠的原因，同期电板模组经受了三块1P34S的成组形式，是以受热不均匀也成了电板是否能安全使用的一大蹙迫问题，因此，本文计算的电板热处治形式为液冷一体化加侧面PTC 加热的组合形式。

具体决策为冷却形式经受一体化冷板液冷、加热形式侧面PTC 加热决策、导热界面模组与冷板之间填充2.5 mm 导热胶（模组带兜边）、保温煦撑捏计算底护板与一体化冷板蜿蜒纳条状硅胶泡棉作撑捏（压缩后2.5 mm）。液冷板移交在电板箱体与电板模组之间，为电板模组底部提供散热，并在电板模组的侧面移交PTC 进行加热。经受该种底部液冷板加侧面PTC 加热的组合形式，可很好地对电板系统进行热处治，其热处治全体决策图和热处治系统图如图5 和图6 所示。

图5 全体决策图

图6 热处治系统默示图

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3.1 液冷板计算

针对冷板进行重要尺寸及流说念计算。冷板的材料选拔：上板选拔铝锰合金并进行镀膜处理（AL3003Mod），下板选拔铝锰合金（AL3003）。冷板的板厚计算为上板1.2 mm，下板1.0 mm，水嘴内径计算为16 mm。冷板的总体尺寸为1 206 mm×1 050 mm× 6.2 mm。液冷板出入水口获胜接整车端，取消管路计算，在液冷板总进总出处安装固定防护底座，液冷板四周固定，且与箱体边框的固定经受FDS 流钻螺钉固定。液冷板的计算决策如图7 所示。

图7 液冷板计算决策

3.2 PTC 计算

在模组的侧面固定Ｌ型的PTC 加热板，其两端通过螺栓紧固在模组端板上与模组集成在一说念，集成后看成模组侧板，通过加热板上的支架将模组固定在箱体撑捏梁上。该PTC 计算的结构尺寸为935 mm×97 mm×1.5 mm。

该PTC 在计算时经受了绝缘计算：在PTC 加热板名义贴绝缘膜，防护加热板铝外壳与电芯战争。导热计算经受0.5 mm 导热结构胶，导热所有1.2 W/m.K，均匀铺在绝缘膜名义。闪现计算单独经受一根主控线束将6个PTC加热板并联在一说念，加热板经受快插插件与线束贯串，PTC 的三维计算决策见图8。

图8 PTC 三维计算决策

能源电板系统尺寸链分析

针对以上电板系统的结构计算，需通过尺寸链分析来判定其计算的结构尺寸是否合理，幸免出现干预的景色，相配是Z 向（即电板包的厚度目的）。由于Z 向空间较小，且移交的零部件较多，要保证计算的零部件王人能合理地移交，底下将具体对Z 向进行尺寸链分析。

在Z 向尺寸链计较中，通过测量可得电板包Z向总尺寸为130 mm，具体电板包Z 向各尺寸罅隙称呼和明细表如表1 和图9 所示。图9 电板包Z 向尺寸链默示图如图11 所示，中式Z 目的罅隙最小区域进行尺寸链校核。

上偏差：Es=Es(A)+Es(B)+Es(C)+Es(D)+Es(E)+Es(F)+Es(G)+Es(H)+Es(I)=4.7 mm；

下偏差：EI=EI(A)+EI(B)+EI(C)+EI(D)+EI(E)+EI(F)+EI(G)+EI(H)+EI(I)=-4.7 mm。

经过上述分析和计较，可得出该电板系统的上、下偏差离别为4.7 mm 和-4.7 mm，欢跃电板结构偏差计算条件±5 mm 的偏差范围，可考据该计较目的的计算罅隙顺应条件。

能源电板热处治系统仿真分析

能源电板热处治系统看成能源电板的重要零部件，其性能的横暴对能源电板及车辆的使用寿命和安全性等有着蹙迫的影响，相配是针对极点恶劣天气，电板系统能否灵验齐备低温加热，确保汽车安全褂讪行驶，因此，计算一款具有淡雅热处治系统的能源电板尤为蹙迫。是以相同需要对电板热处治系统进行仿真分析，来判断系统里面压降和低温加热性能是否欢跃计算条件。

5.1 系统压降仿真分析

为保证该能源电板系统在运行历程中长期保捏在合适的温度范围内，需对该电板热处治系统进行仿真分析，以分析该液冷系统里面压降和低温加热工况，考据计算的合感性。

本文将液冷板的进口端面建树为液体流量进口，出口端面建树为压力出口，大小为0 Pa。其工况为以进口20 ℃冷却液，流体介质为体积比为50%的水和酒精的混杂液，进口流量10 L/min，密度1 040 kg/m3，能源粘度1.65 mPa・s 来分析液冷板里面系统压降，条件系统压降≤25 kPa，系统里面压降仿真分析弧线图如图10 所示，其对应的液体速率云图如图11 所示。

图10 系统里面压降弧线图

图11 系统里面流体速率云图

凭证仿真遵循可知，液冷板内壁面最大压应力存在部位，即进口部位。液冷板内壁面最大压应力为21.413 kPa，小于计算条件的判定圭表25 kPa，评释系统压降欢跃计算条件。从系统里面流体速率云图不错看出，系统里面液体流速为0.8 m/s，欢跃整车厂对电板热处治系统流速在0.1～1 m/s区间的计算条件，仿真遵循可考据该系统欢跃计算条件。

5.2 低温加热仿真分析

电板系统在低温环境下使命性能较差，需要对电板热处治系统的低温加热工况进行仿真分析。本文经受的是87 Ah 的LFP 型号的方壳电芯，其分析工况为假定周围环境及电板系统启动温度为-20 ℃，开启PTC 加热，当电芯最低温度Tmin=0 ℃时罢手，PTC 功率为单片550 W。计算目的为低温寰球轻型汽车测试轮回工况，电板最低温由-20 ℃加热至0 ℃，时间≤35 min，温差≤8 ℃。在每个大模组上散布3 个温度监控点，3 个模组共散布9 个温度监控点。经仿真分析后电板温度仿真云图和电板监控点温度弧线离别如图12和图13所示。

图12 电板温度仿真云图

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图13 电板监控点温度弧线图

图13 标明，在此工况下，电板由-20 ℃加热至0 ℃，低温加热工况远隔后，模组的最高温度为30.3 ℃，小于目的值38 ℃。温差2.7 ℃≤8 ℃，仿真遵循标明，电板系统的低温加热性能方针均欢跃计算条件。

结 论

本文计算了一款车用新能源能源电板系统，离别从该能源电板系统的结构进行了计算（包括系统全体决策计算、箱体计算和箱盖计算），又对电板的电气系统以及对电板的热处治系统进行了计算，并对该电板在结构上的尺寸链进行了分析和校核，以及对该电板系统的热处治性能进行了仿真分析，包括分析其系统压降以及低温加热工况，具体获取以下几点论断：

1）通过对电板系统的结构计算进行分析，中式Z 向罅隙最小区域进行尺寸链校核，遵循标明该电板系统的高下偏差离别为4.7 mm和-4.7 mm，欢跃电板结构偏差计算条件±5 mm 的偏差范围，可考据该系统结构在计较目的的计算罅隙顺应条件，考据了结构计算的可行性。

2）通过对电板热处治系统中的系统压降工况进行仿真分析，遵循标明液冷板内壁面最大压应力存在部位，即进口部位。液冷板内壁面最大压应力为21.413 kPa，小于计算条件的判定圭表25 kPa，评释系统压降欢跃计算条件；系统里面液体流速为0.8 m/s，欢跃整车厂对电板热处治系统流速在0.1～1 m/s 区间的计算条件；仿真遵循可考据该系统欢跃计算条件。

3）通过对电板热处治系统中的低温加热工况进行仿真分析，电板由-20 ℃加热至0 ℃，低温加热工况远隔后，模组的最高温度为30.3 ℃小于目的值 38 ℃。温差 2.7 ℃≤8 ℃，仿真遵循标明电板系统的低温加热性能方针均欢跃计算条件。

源头：《汽车实用时间》,2024年.03期，作家：宋春雷，严莹莹，刘 浩。

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