在商用车驻车供电系统的布局设计中,侧置式电池包的壳体结构一直是兼顾空间利用率与防护性能的核心设计难点,本次呈现的驻车侧电池包结构,正是针对重卡、工程车辆驻车场景下的侧边安装需求完成的结构设计。这类驻车电池包主要承担车辆熄火驻车阶段的供电功能,覆盖驻车空调、车载用电设备、控制系统待机的电力供给,替代传统怠速发电的供电模式,能够有效降低驻车阶段的燃油消耗与发动机磨损,在长途物流车辆、工程作业车辆上的应用普及率逐年提升。
从实际安装场景来看,这类侧置电池包通常布置在车辆车架侧边的预留安装位,也就是驾驶室后方、油箱相邻的侧边空间,这个位置的安装边界十分受限,既要避让车架纵梁的安装孔位、避让底盘管线的走向,还要控制突出车架的宽度尺寸,避免车辆在窄路通行、会车时发生刮碰,同时还要满足检修时的快拆需求。本次设计的壳体采用了高低错落的立体轮廓,上部的内凹结构是为了避让车架上的线束固定支架与气路接头,避免安装时出现结构干涉,壳体侧边的加强筋结构沿着垂直方向布置,既能够提升壳体侧面的抗冲击性能,应对行驶过程中飞溅的碎石击打,也能在壳体表面形成导流槽,雨天行驶时雨水会顺着筋条快速流下,减少积水渗入密封结构的概率。
从功能特性上看,该壳体采用分体式扣合结构,上下壳体之间预留了密封胶条的安装槽位,能够满足户外车载场景下的防尘防水要求,适配车辆行驶过程中遇到的泥水、扬尘、雨雪等复杂工况。壳体正面的三个开槽结构,是内部电池模组散热通道的进风口,内部对应位置可以安装防尘滤网,既保证驻车供电时电池模组的散热需求,避免长时间充放电导致的温度过高,也能阻挡大颗粒杂物进入壳体内部。侧边的分段式卡槽结构,是用于固定内部电池模组的限位结构,不需要额外增加独立的固定支架,直接通过壳体本身的注塑或者冲压成型结构实现模组的限位,能够减少整体结构的零件数量,降低装配复杂度,同时也能减少额外支架占用的内部空间,提升电池包的空间利用率。
设计过程中首先对安装边界进行了全尺寸校核,壳体的整体厚度控制在适配车架侧边安装的范围内,不会超出车辆的外廓尺寸限制,背部的安装支脚位置完全对应车架纵梁上的标准安装孔位,不需要对车架进行额外打孔改装,能够直接适配多数主流重卡车型的侧边安装位。上部的斜切轮廓设计,一方面是为了避让驾驶室后悬置的减震结构,在车辆行驶过程中车架出现扭动变形时,电池包壳体不会与悬置部件发生硬接触,另一方面斜切的表面也能降低车辆高速行驶时的风阻,减少侧边紊流产生的风噪。壳体顶部的内凹腔体,是预留的电池管理系统安装位,将BMS模块布置在这个位置,能够远离底部电池模组的发热区域,同时靠近出线口位置,缩短高压线束与信号线束的走线长度,减少线束的弯折与固定点数量。
在结构强度的设计考量上,壳体的边角位置全部采用圆角过渡,避免应力集中导致的结构开裂,尤其是安装支脚与壳体主体的连接位置,做了加厚的加强筋处理,能够承受车辆行驶过程中的持续振动载荷,避免长期颠簸后出现安装脚断裂的问题。壳体下部的突出挡边结构,能够在车辆经过积水路段时,阻挡车轮飞溅的积水直接冲击壳体下部的密封缝,提升密封结构的使用寿命。不同于底盘下方吊挂的电池包结构,侧置安装的电池包检修时不需要举升车辆,只需要站在地面就可以完成侧盖的拆卸与电池的检修更换,日常维护的便利性更高,同时侧置位置距离地面的高度更高,在非铺装路面行驶时,不容易被路面的凸起石块磕碰,防护压力相比底置结构更小。
从内部空间的布局来看,壳体内部的腔体尺寸完全适配标准规格的驻车储能电芯模组,预留了模组之间的缓冲间隙,能够吸收车辆行驶时的振动冲击,避免电芯之间出现硬摩擦。出线口位置设计在壳体的上部靠内侧的位置,也就是靠近车架的一侧,能够避免雨水顺着线束流入壳体内部,同时线束走向可以直接沿着车架纵梁布置,固定更加方便。整个壳体的结构没有多余的装饰性设计,所有的轮廓造型都是基于安装避让、结构强度、功能需求推导而来,每一处开槽、凸起、筋条的设计都对应实际使用中的具体需求,没有为了造型增加不必要的结构,能够有效控制壳体的成型成本与整体重量,符合车载部件轻量化与低成本的设计要求。
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