锂电池包结构设计是指将多个电芯，电池保护板，电池辅料，电池连接件，电池盒外壳通过3D软件绘图设计出来，最终实现和想象中一样的PACK电池包结构。锂电池包的材料主要构成为正极、负极、电解质、隔膜以及外壳。锂电池内部构造和原理都是比较复杂的。今天，小编就来阐述一下锂电池包设计需要遵循的一些要求。
锂电池包设计需要遵循的一些要求：
(1)整车安装条件
磷酸铁锂电池包的外观尺寸应该满足整车的尺寸要求,并且在锂电池包和整车之间需要提供必要的机械连接界面和电气连接界面。电池箱体的安装位置应该避开车辆底盘上的运动部件,且尽可能靠上,同时需要考虑到电池维修时的方便性。安装位置还需要考虑车辆的重心分布和整车载荷分布。例如将锂电池包布置在车辆地板和后座位下部,可以有效利用中间通道和座位底下的空间,例如,Volt的T型电池。
(2)密封性/IP等级要求
磷酸铁锂电池包需具备一定的防水防尘能力,密封性/IP等级要求也随着电池包在整车上安装位置的不同而不同。密封的介质可以使锂电池包本身的结构,也可以是借助整车的结构。如果电池包安装在车辆的涉水区域,则要求密封等级要求较高,比如IP67。电池上、下盖之间密封考虑使用密封胶或其他方式,接插件固定处也需要采取密封。通常,上盖主要起密封防护作用,不是主要的结构支承部件,因此可以采用较薄的设计,而在上盖翻边上冲压断续半圆筋可以更好的提高与下盖接触面的强度和密封性。电池箱体的材料选择一般可以考虑:焊接性、加工型、喷涂性、轻量化。国内锂电池包印象比较深的密封设计是存能电气锂电池包。
(3)热管理要求
电池工作过程中会产生热量,需要及时将这些热量释放出来,防止电池温度过高造成热失控。同时需要保证锂电池包内部的温度均匀性、以及温度梯度差异满足一定的范围要求。在电池箱体内空间允许的情况下,模块之间保留适当的间隙,提供散热空间。冷却系统的散热能力需要跟电池放热特性相互匹配,并保留一定安全系数。采用风冷时,进出风口要防止水、尘的侵入,进风口一般设置到没有其他热源的地方。
(4)防撞减震要求
车辆行驶过程中会有颠簸,还可能有冲击、碰撞或撞击等情况发生,锂电池需要能够对这些情况具有防护能力。在车辆发生碰撞的时候,电池箱体需要满足以下要求:
a.锂电池及其部件不得穿入车辆乘客舱内,电池箱体不应该发生移动；
b.锂电池箱内部电池模块或单体电池、及其他部件不能从箱体上脱落、甩出；
c.碰撞时,电池系统能够切断高压电路；
d.碰撞时,锂电池箱体需要提供足够的强度来保护电池箱内的电池、电子部件不受损。
(5)电气绝缘要求
电动汽车一般都属于高压范畴,需要考虑锂电池组与电池箱体、电池箱体与车身之间的绝缘。例如,常见的一些设计考虑因素包括:
a.电池的两极、两极与电池箱体的必须满足一定的最小距离,例如10mm以上,防止击穿放电；
b.锂电池组体整体采用整体电泳,内部绝缘涂层或加装其他绝缘装置；
c.绝缘等级一般至少满足100或500V/Ω；
d.高压系统要采用“浮地”。
这里简单聊了一下锂电池包的设计元素,在具体实施设计时,要需要对每一个元素进行更加深入的研究。在各种标准中,都散落着对电池包的各方面的很多要求,譬如,电池国标里面就包含着对电池设计的直接的要求,例如GB/T18384.1/2/3-2015,GB/T31467.3-2015,GB/T31486-2015,GB/T31498-2015,GB20071-2006等等,这里还不包括国外、国际的各种标准。对于一个电池设计工程师而言,研究国内外各种标准是十分重要的环节。
锂电池包PACK设计需要注意的4个注意事项：
a.锂电池PACK防水,防水等级达到IP68；
b.维持锂电池包内外气压平衡，因为电池包在充放电过程中温度会有变化，所以导致电池包内气压变化，而PUW防爆阀能够透气的同时又不漏水，所以能够保持包内气压一直和外界一样；
c.防爆。锂电池包一旦出现热失控，电池包内气压急剧升高，这时候电池包就有爆炸的危险，所以PUW防爆阀就成了突破口，能够及时快速泄压。
d.在PACK锂电池组的组合中，除了锂电池组的安全性可靠性防护等级的控制，制冷制热方面，尤其是要注意电池连接的方法，要考虑BMS测量的精度问题，这个问题普遍存在，忽略了压降对测试影响，从而造成电池组的均衡能力。
磷酸铁锂电池包的设计资料就是小编以上所讲的这些了，算比较全面，锂电池包内部结构设计非常复杂，需要考虑各个因素，所以设计电池包的时候一定要注意以上事项，进行合理的结构设计。
