引言：电池包在新能源汽车中承担着提供主要动能储备的任务，是新能源汽车的关键构件，与新能源汽车整体性能之间存在着极为紧密的联系。基于这样的情况，设计一种性能优、安全稳定性强的新能源动力电池包结构极为必要。

一、新能源动力电池包结构的总体布置方案

（一）电池包的总体设计

在本次新能源动力电池包的设计中，设定其机械系统结构如图1所示，主要规格参数设定如下：电池包的长度设定为1746厘米；宽度设定为1076厘米；高度设定为664厘米；重量控制在不高于400千克的水平。

图2 模组间复杂结构铜排示意图

结合图1 可以了解到，本新能源动力电池包所包含的的主要构件有上盖、辅助元件、电连接件、下箱体、模组、高压盒等等，这些机械系统结构的主要内容如下所示：

第一，上盖，着重依托“轻量化”原则实施设计，因此所选用的材料为SMC复合材料。

第二，下箱体，同样依托“轻量化”原则实施设计，使用材料为AI-6061-T6。

第三，模组，选用IP8S的成组方式，单个电芯容量设定在195Ah，电压控制在3.68伏。

第四，高压电气件，主要包含着电连接件、接插件、BMS等等。

第五，底护板，选用冲压工艺完成制作，也一样依托“轻量化”原则实施设计，使用材料为AI-3003。

第六，辅助元件，主要有隔热元件、密封元件、阻燃元件、导热元件、缓冲元件等。

（二）电池包的内部布置方案

使用多个相同的模组串联方式，构建起IP13S模组成组模式；引入两层排布的模组分布方法，并在两层模组之前加设固定支架，以此促使第二层模组与第二层水冷板之间实现良好固定。

二、新能源动力电池包结构的具体设计方案

（一）电池包下箱体的设计

在进行本新能源动力电池包的下箱体设计中，主要选用了铝型材拼焊箱体，壁厚设定在2.5毫米。对于电池包的下箱体而言，其主要承担着承载与保护的作用，其高度一般设定为高于模组高度的四分之三，本次设计中主要将下箱体的高度设定为81.5毫米。针对框架部分，使用多根梁焊接制成；在框架前端位置加设金属外壳，厚度设定为4毫米，以此实现集成设计。对于电池包的下箱体框架结构而言，其关于X方向呈现出对称的状态，且梁与梁之间主要应用焊接的方式完成连接；在框架的内部加设十字架结构（两个）作为支撑，促使整个新能源动力电池包结构的抗振性能呈现出上升的趋势；依托集成设计的理念进行底护板结构的设置，将底护板与热结构设计在一起，底板的上层为冷板、下层为护板。

以两层排布的方法设计电池模组，并针对二层模组也配套加设水冷结构、支撑固定结构。其中，二层水冷结构为冷板与支撑板焊接而成（与一层水冷结构相似），板的厚度均稳定在2.5毫米；由于其仅承担起为三个模组提供热能的任务，所以体积相对较小。

（二）电池包上盖的设计

选用复合材料（SMC复合材料）制作电池包上盖结构，厚度控制在2.5毫米，尽可能实现轻量化。新能源动力电池包的内部使用了双层模组排布方式，需要将上盖的后端的深度控制在更高水平，为了避免一次性出模成型质量的下降，主要设定上盖后端拔模角度、圆角的设计数值更高，促使出模过程中发生上盖开裂等缺陷问题的概率下降。在本次新能源动力电池包的设计中，为了避免电池包在实际运行过程中产生更为强烈的振动或是更大的噪音，主要在其箱盖内部引入具有阻燃特性的泡棉材料（压缩量设定为50%，厚度为4毫米），并将其粘贴在新能源动力电池包的上盖内侧；控制上盖结构与云母板之间的距离稳定在2毫米水平。出于对提升新能源动力电池包密封性的考量，将上盖固定孔中心距离控制在85毫米，设置的固定点总数量为80个，且针对所有的固定孔内均加设C型金属衬套，以此达到降低上盖与螺栓之间磨损程度的效果。

（三）模组间电连接的设计

在本次新能源动力电池包的设计中，主要设该电池的充电电流达到350安培，放电电流达到240安培，所以选用的膜组件电连接件为铜排，控制其横截面的规格为19.5毫米×5毫米。本电池包中，膜组间铜排结构的设计图如图2 所示，应用M6带螺纹胶防松螺钉对铜排实施固定处理，降低电连接件接触面不充足、连接松动等问题的发生概率；在结构较为复杂的位置应用软硬搭接的方式实现连接。以目前的工艺水平来看，需要引入软铜排进行折弯处理后再与硬铜排展开焊接搭接。

图2 模组间复杂结构铜排示意图

（四）辅助元件的设计

本新能源动力电池包中所包含的辅助元件种类相对多样，主要有隔热元件、密封元件、阻燃元件、导热元件、缓冲元件等，相比于其他主要功能性元件来说，辅助元件的设计方案相对简单。其中，隔热元件的材料选用环氧树脂，厚度控制在2毫米，加设于模组安装梁上，避免新能源动力电池包运行中所产生的热量经由模组扩散至箱体；密封元件的材料选用发泡硅胶、密封结构胶，在下箱体与上盖之间的密封界面中引入发泡硅胶实施密封处理，在下箱体与底护板之间的密封界面中引入密封结构胶实施密封处理；阻燃元件为由耐热性能更强的金云母所制成的云母板，厚度控制在2毫米，加设于上盖与模板之间，避免热失控条件下出现上盖烧穿等问题；导热元件为导热性能良好的硅胶垫，厚度控制在2毫米，加设于水冷板与模组之间，实现对公差的吸收；缓冲元件的材料选用三聚氰胺泡棉，厚度控制在4毫米，加设于上盖与云母板之间的间隙内，避免云母板出现上下问移动的问题。

总结：综上所述，着重依托“轻量化”原则实施新能源动力电池包的设计，所选用的材料均展现出“轻量化”这一特点，且保持电池包内部结构的集成。引入两层排布的模组分布方法，并在两层模组之前加设固定支架，以此促使第二层模组与第二层水冷板之间实现良好固定。同时，在设置上盖、电连接件、下箱体、模组等主要元件的基础上，配置高性能的隔热元件、密封元件、阻燃元件、导热元件、缓冲元件作为辅助，以此打到维护新能源动力电池包运行安全稳定性的效果。