四、電氣及機械系統的設計

　　電氣及機械系統主要包括高壓系統、電池箱體、連接線束、機械接插件等，其中高壓系統主要由繼電器、電流傳感器、電阻和熔斷器等器件組成。電氣系統能夠保證設備運行的可靠與安全，實現某項控制功能。電池系統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，維護開關設計等。

　　動力電池系統的電氣系統設計主要涉及到高壓部分，在設計高電壓系統時，需要考慮電力供給端和輸出端的平衡。電力供給端對于EV指的是驅動用電池；對于HEV和PHEV則指的是驅動用電池和發動機的發電電力。車輛則需要根據車輛狀態和行駛狀態隨時改變供給端。輸出端是指由高電壓電力驅動的機器，如用于驅動的電機、空調設備、DC-DC電源轉換器、電動轉向助力器等。高壓系統的安全設計尤為重要，在高壓線路上配置手動維修開關，自動斷路器、動力控制繼電器、系統互鎖和高壓熔斷器。整個箱體內采用電木和環氧板進行高壓電絕緣；箱體外部與車底盤可靠連接；電池管理系統對系統絕緣電阻實施監控。

　　A123的動力電池系統及電池箱外觀

　　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起著關鍵作用。電池箱的外觀設計主要從材質、表面防腐蝕、絕緣處理、產品標識等方面進行。電池箱體的設計目標要滿足強度剛度要求和電氣設備外殼防護等級IP67設計要求并且提供碰撞保護，箱內電池模塊在底板生根，線束走向合理、美觀且固定可靠。設計的通用要求要滿足相關標準，比如QC/T 989-2014：

　　（1）一般要求

　　1、具有維護的方便性。

　　2、在車輛發生碰撞或電池發生自燃等意外情況下，宜考慮防止煙火、液體、氣體等進入車廂的結構或防護措施。

　　3、電池箱應留有銘牌與安全標志布置位置，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。

　　4、所有無級基本絕緣的連接件、端子、電觸頭應采取加強防護。在連接件、端子、電觸頭接合后應符合GB 4208-2008防護等級為3的要求。

　　（2）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，在試驗后不應有機械損壞、變形和緊固部位的松動現象，鎖止裝置不應受到損壞。

　　2、采取鎖止裝置固定的蓄電池箱，鎖止裝置應可靠，具有防誤操作措施。

　　（4）安全要求

　　1、在試驗后，蓄電池箱防護等級不低于IP55。

　　2、人員觸電防護應符合相關要求。

　　五、相關規范標準要求

　　在完成整個動力電池系統的設計后，制作好的動力電池系統必須經過臺架性能測試，驗證是否符合設計要求，再經過裝車試驗，對系統進行改進和完善。整個動力電池系統的各個設計部分均需要符合相關規范標準要求，比如電池箱內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設計過程中涉及到的相關標準如表所示。

　　總結

　　從目前電動汽車的發展來看，最大的障礙就是動力電池系統的性能。雖然單體電池的技術在不斷發展，性能與以前相比已有很大地提高，但是目前的充放電技術和電池管理技術相對不成熟先進，導致電池在成組后一致性降低、性能衰減。動力電池系統的設計優劣是關鍵影響因素之一，因此需要針對動力電池系統不斷進行結構優化和設計分析。