四、電氣及機械系統(tǒng)的設(shè)計
電氣及機械系統(tǒng)主要包括高壓系統(tǒng)、電池箱體、連接線束、機械接插件等，其中高壓系統(tǒng)主要由繼電器、電流傳感器、電阻和熔斷器等器件組成。電氣系統(tǒng)能夠保證設(shè)備運行的可靠與安全，實現(xiàn)某項控制功能。電池系統(tǒng)的箱體則要固定安裝到整車上，是電動汽車的一個重要的零部件組成。因此，電池箱體必須具備一些基本功能，如與整車的信號通信，電源輸出，增程器充電輸入，維護(hù)開關(guān)設(shè)計等。
動力電池系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)設(shè)計主要涉及到高壓部分，在設(shè)計高電壓系統(tǒng)時，需要考慮電力供給端和輸出端的平衡。電力供給端對于EV指的是驅(qū)動用電池；對于HEV和PHEV則指的是驅(qū)動用電池和發(fā)動機的發(fā)電電力。車輛則需要根據(jù)車輛狀態(tài)和行駛狀態(tài)隨時改變供給端。輸出端是指由高電壓電力驅(qū)動的機器，如用于驅(qū)動的電機、空調(diào)設(shè)備、DC-DC電源轉(zhuǎn)換器、電動轉(zhuǎn)向助力器等。高壓系統(tǒng)的安全設(shè)計尤為重要，在高壓線路上配置手動維修開關(guān)，自動斷路器、動力控制繼電器、系統(tǒng)互鎖和高壓熔斷器。整個箱體內(nèi)采用電木和環(huán)氧板進(jìn)行高壓電絕緣；箱體外部與車底盤可靠連接；電池管理系統(tǒng)對系統(tǒng)絕緣電阻實施監(jiān)控。
A123的動力電池系統(tǒng)及電池箱外觀
電池箱作為電池模塊的承載體，對電池模塊的安全工作和防護(hù)起著關(guān)鍵作用。電池箱的外觀設(shè)計主要從材質(zhì)、表面防腐蝕、絕緣處理、產(chǎn)品標(biāo)識等方面進(jìn)行。電池箱體的設(shè)計目標(biāo)要滿足強度剛度要求和電氣設(shè)備外殼防護(hù)等級IP67設(shè)計要求并且提供碰撞保護(hù)，箱內(nèi)電池模塊在底板生根，線束走向合理、美觀且固定可靠。設(shè)計的通用要求要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，比如QC/T 989-2014：
（1）一般要求
1、具有維護(hù)的方便性。
2、在車輛發(fā)生碰撞或電池發(fā)生自燃等意外情況下，宜考慮防止煙火、液體、氣體等進(jìn)入車廂的結(jié)構(gòu)或防護(hù)措施。
3、電池箱應(yīng)留有銘牌與安全標(biāo)志布置位置，給保險、動力線、采集線、各種傳感元件的安裝留有足夠的空間和固定基礎(chǔ)。
4、所有無級基本絕緣的連接件、端子、電觸頭應(yīng)采取加強防護(hù)。在連接件、端子、電觸頭接合后應(yīng)符合GB 4208-2008防護(hù)等級為3的要求。
?。?）外觀與尺寸
1、外表面無明顯的劃傷、變形等缺陷，表面涂鍍層應(yīng)均勻。
2、零部件緊固可靠，無銹蝕、毛刺、裂紋等缺陷和損傷。
（3）機械強度
1、耐振動強度和耐沖擊強度，在試驗后不應(yīng)有機械損壞、變形和緊固部位的松動現(xiàn)象，鎖止裝置不應(yīng)受到損壞。
2、采取鎖止裝置固定的蓄電池箱，鎖止裝置應(yīng)可靠，具有防誤操作措施。
?。?）安全要求
1、在試驗后，蓄電池箱防護(hù)等級不低于IP55。
2、人員觸電防護(hù)應(yīng)符合相關(guān)要求。
五、相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求
在完成整個動力電池系統(tǒng)的設(shè)計后，制作好的動力電池系統(tǒng)必須經(jīng)過臺架性能測試，驗證是否符合設(shè)計要求，再經(jīng)過裝車試驗，對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和完善。整個動力電池系統(tǒng)的各個設(shè)計部分均需要符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，比如電池箱內(nèi)所有連接線阻燃和耐火性能需滿足GB/T 19666-2005的要求，其他一些在動力電池系統(tǒng)設(shè)計過程中涉及到的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如表所示。
總結(jié)
從目前電動汽車的發(fā)展來看，最大的障礙就是動力電池系統(tǒng)的性能。雖然單體電池的技術(shù)在不斷發(fā)展，性能與以前相比已有很大地提高，但是目前的充放電技術(shù)和電池管理技術(shù)相對不成熟先進(jìn)，導(dǎo)致電池在成組后一致性降低、性能衰減。動力電池系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)劣是關(guān)鍵影響因素之一，因此需要針對動力電池系統(tǒng)不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和設(shè)計分析。