一、目的及意义

随着时代的发展，现今世界汽车的保有量仍持续增长，随之带来的能源短缺和环境污染的问题也越来越严重。商用车在各个领域的建设和发展中起着非常重要的作用，占据我国汽车保有量的30%，据统计，1 辆商用车的尾气排放量大约相当于一百辆乘用车的尾气排放量，这对环境造成了严重的影响。为解决能源和环境的问题，汽车的动力来源在科技进步及能源环境的驱使下将会有新的变化，汽车及汽车的相关产业也将会有新的模式，更加的环保和更高的效率将会是汽车行业发展必然的走向，因此我国已经开始发展新能源汽车，其中纯电动汽车是重点发展方向之一。电动汽车的发展将会对改善能源紧缺、环境污染等现状有着显著作用。电动汽车相比于传统燃油汽车会有更多的优势：（1）零排放，无污染（2）能量效率高（3）噪音小，更舒适（4）零部件减少，结构简单。这些优势对解决环境污染、能源紧缺有着举足轻重的作用。在纯电动汽车中，动力电池作为唯一动力来源，要具备高比能量和快速充电等特点，有着非常重要的作用，其中动力电池成本占商用车整车成本的40%以上，在动力电池的研究中有着许多需要突破的瓶颈，所以动力电池技术在国家发展中一直是重难点。动力电池系统从＂十二五＂电动汽车重大专项中逐渐发展，在科技部启动十三五电动汽车科技规划制定中，纯电技术的超前研发，在未来乘用车的单体电池发展重点是高比能量低成本动力电池，而客车的单体电池的发展重点是大功率充放电、超长寿命动力电池。动力电池包的设计不仅包括电池模块、电池热管理模块、电池保护模块等，还应包括系统维护以及通信功能的设计。电池包在电动汽车中是重要的组成部分，电池包的合理布置与设计、热效应的准确管理都会对动力电池的性能与寿命有着重要影响。因此本文研究的电池包机械结构的设计对整个纯电动商用车的动力性、操纵稳定性和舒适性有着直接影响，动力电池的空间布置与不同种类的校核是汽车机械部分设计的需要；动力电池的热效应对电动商用车的行驶里程、动力性和电池使用寿命有着直接关系，仿真分析电池的热效应对发现纯电动商用车的问题有着帮助，优化部分设计将会提高动力电池的性能、寿命和安全性；提出动力电池系统的合理热管理方法直接决定着电池的安全性与可靠性。这对于目前纯电动商用车电池包的设计有重要参考意义。

二、国内外研究现状

电池包为电动汽车提供动力，电池包是由多个电池单体构成电池模块，再根据电动汽车的需求，串联或并联多个电池模块构成电池包。除了合理设计电池模块的相关机械固定结构外还应合理设计各种电池的监测管理模块。目前国内外都在研究电池包以提高电动汽车的性能，电池包的结构和热管理都需要与车辆良好搭配，从而提供一个安全可靠的行驶条件。

2.1动力电池包结构系统国内外研究现状

比亚迪将底盘附件布置到驾驶室后面从而把底盘空间预留给动力电池组，装备安全可靠的磷酸铁锂电池，并采用高安全标准电池包，整车电量435kWh，配备行业首创动力电池热管理系统，自动将电池电芯温度控制在最佳范围，确保车辆全生命周期运营品质。

图 1 比亚迪电动卡车左右电池组

特斯拉Semi电动卡车为美国标准8级重型（约15吨）半挂车型，该卡车动力电池布置于驾驶室下方4台电动机处，位于后桥。保持结构紧凑的同时尽可能提升车辆的被动安全性能。搭载18650型或21700型“圆柱”型三元锂电池，串并联的电芯数量介于8万-10万节，配置1套管路繁杂的水冷散热（低温预热）系统。

图 2 特斯拉Semi电动卡车电池包位置示意图

奔驰重卡eActros基于燃油版Actros的框架生产，驾驶室结构相同，主要是在电驱动系统上做了特定的改进设计。240kWh容量的动力电池由11个电池组构成，其中3个位于车架内侧，剩下8个两两重叠从前到后依次挂在车架下方，底盘一眼看过去全是电池。出于安全考虑，电池组由钢制外壳保护。