结构设计标准

金致新能源有限公司EV 动力电池

产品结构设计标准

一、产品模组设计；

二、产品机箱设计；

三、螺丝的选用；

四、密封材料的选用；

五、导线、热缩套管的设计注意事项

六、接插件、MSD、呼吸器等选型注意事项

一、模组设计：

1.1电芯选用按照客户能量密度要求:

1.2电池组电芯配组要求如下：

1.3支架设计

1.3.1 支架材料选用为ABS+PC，混合比例为3:7 或按照客户要求；

特性：ABS 和PC 均为非结晶性塑胶，ABS+PC 就为合塑胶。

ABS 化学电镀密着性及耐热性佳且成形品性能安定，应用范围广。

PC 硬度较高、透明、强韧、低温时安定性优、耐冲击性、耐热性。

ABS 韧度不够时就会添加PC 来增加韧度、强度。

1.3.2 支架设计正负极需要有明显标识或者颜色区分：

同一个模块使用一款支架的，用红黑颜色区分，使用两款支架的，使用正负极标识区分，如图1；

1.3.3 支架设计电芯间中心距优先20mm，固定孔位直径18.5mm，重点项目电芯排布形状按照

方形排列，其他项目如果能量比要求高可以选择菱形设计，如图2 和图3；

1.3.4 支架设计上部需要有专用固定线束结构，如图4；

1.3.5 支架设计在侧面以及顶部需要有开孔，尽可能轻量化以及对模块有泄压作用,如图5；

1.3.6 支架与铜镍片有专用固定位固定，如图6；

1.3.7 支架设计要考虑加热片的固定方式，如图7；

1.3.8 支架阻燃等级为UL94-V0 级别，塑料阻燃等级由HB，V-2，V-1 向V-0 逐级递增: 1）、HB:UL94 标准中最低的阻燃等级。要求对于3 到13 毫米厚的样品，燃烧速度小于40 毫米每分

钟;小于3 毫米厚的样品，燃烧速度小于70 毫米每分钟;或者在100 毫米的标志前熄灭。2）、V-2:对样品进行两次10 秒的燃烧测试后，火焰在60 秒内熄灭。可以有燃烧物掉下。3）、V-1:对样品进行两次10 秒的燃烧测试后，火焰在60 秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。4）、V-0:对样品进行两次10 秒的燃烧测试后，火焰在30 秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。

1.4 铜镍片设计

1.4.1 铜镍片为铜片和镍片焊接为一体的导电片，如图8；

1.4.2 镀镍钢带点焊后需要点焊点胶进行保护，防止生锈，一般选用环氧胶进行保护；1.4.3 镍片使用0.12mm 或0.15mm 厚度的纯镍或者镀镍钢带，铜片串联位为0.3 或0.5mm 紫铜板，正负极位置铜板厚度在0.5~1mm 之间，根据电流大小而定，安全电流=截面积*5；

1.4.4 镍片需要焊接在铜板上，焊点需要明确要求，如图10；

1.4.5 整体镀镍，镀镍工艺为预镀切口露铜工艺；

1.4.6 镍片焊接开叉处长度为：以圆柱电芯中心开始长度为8.5mm；开叉宽度为1mm，向下冲压深度为1.2mm（此时塑料支架厚度1mm），即加上0.5mm 铜板整体厚度为1.7mm，如图11；

1.4.7 铜镍片与支架有专用固定位固定，如图6；

1.5 连接螺杆设计

1.5.1 串联螺杆设计尽可能使用M8~M10 的碳钢进行加工；

1.5.2 螺杆前部焊接M8/M10 外六角法兰盘螺帽，GB6177，尾部加工30mm 长螺纹，螺纹须淬火达到8.8 级，螺杆中间无需增加螺纹,如图12；

1.5.3 连接杆表面镀锌处理，螺杆外侧套绝缘套，厚度0.5~1mm，耐压1000V；

1.5.4 连接杆配套相应螺母，型号为外六角法兰盘碳钢镀锌螺母，GB6177，如图13、14；

1.6 绝缘挡板设计

1.6.1 绝缘挡板样品时使用3mm 厚环氧板切割而成；

1.6.2 批量供货时使用注塑3mm 厚塑料板；

1.6.3 绝缘电阻≥20MΩ/500VDC；

1.6.4 耐温-25℃~70℃性能无明细变化；

1.7 固定钢板设计

1.7.1 固定钢板8串以下使用1.5mm 厚度；8串以上使用2mm 厚度；

1.7.2 固定钢板与机箱固定孔为直径9mm的腰型孔；

1.7.3 固定钢板要有挂钩孔位,方便搬运,如图15所示；

1.8 串联铜片设计

1.8.1 模块间使用硬连接黄铜板进行导流，表面镀镍；在模块铜镍片直接接触时铜片厚度为1mm，在无直接接触时厚度为1.5~2mm，截面积大于导线截面积；

1.8.2 模组之间使用软连接紫铜进行导流，表面压接镍片（软连接无法镀镍）；软连接中间使用耐压1000V 的套管进行绝缘；

1.9 螺丝选用

1.9.1 模块上螺丝均为M5 螺丝；

1.9.2 为方面后续自动化生产，螺丝统一为M5-12 外六角三组合螺栓，GB9074.17,强度8.8级；

二、产品结构（机箱）设计：

2.1 产品机箱设计

产品机箱样件时使用钣金箱体，后期可以使用铸铝、塑胶箱体或客户指定的材料箱体，此处主要以钣金箱体进行设计；箱体布置箱体安装吊耳布置应均匀对称布置，各螺栓较平均地承受载荷。推荐安装固定点4-10 个。如吊耳厚度不能满足相关焊接标准，可采用局部加厚方式（＞3mm）保证焊接质量，使电池组固定吊耳有足够的安全系数。

2.2 电池箱体上盖设计

2.2.1 箱体上盖主要起密封作用，应做轻量化设计考虑厚度1~1.2mm；材质:DC01。

2.2.2 整个上盖不宜设计成一个平面，强度不足且易引发共振，疲劳寿命极低，可在上盖X、Y方向适当设计加强筋,凸包处理。

2.2.3 箱体上盖与下箱体之间要求密封，应设置较小的平面度公差，并在制造过程中通过工装严格保证该面的平面度。箱体上盖与下箱体之间宜采用螺栓连接。螺栓孔位置尺寸尽量圆整，且在X、Y向呈对称布置。两螺栓孔间距＜120mm。螺栓数目较多时，需严格设置上箱盖与下箱体之间孔的同轴度。

2.2.4 电池箱上盖和车身间应保留至少10mm间隙。

2.3 电池箱体下箱体设计

2.3.1 电池下箱体承载电池组重量，下箱体设计重量应遵循轻量化设计原则箱体厚度1.5mm 材质DC01。

2.3.2 电池下箱体的设计，应确保足够机械强度。下箱体可以采用拼焊工艺，底板可选用高强度钢并冲压出加强筋，在与车身连接点位置做X、Y方向的井字行加强梁，提高下箱体的抗弯扭强度，确保满足承载能力；固定结构要有足够的强度以支撑加速度很大情况下质量很大的电池组，箱体底部设计纵横梁，安装固定后与车身连成一起增加车身承载强度。选择车身上钢板等级和厚度较高部分作为基础，将电池组有效固定，通过受力分析和计算，确定纵横

梁具体的结构、材料型号和厚度。对于纵横梁和车身的固定连接处，应通过增加加强板或改进结构等措施保证强度，使电池箱体在恶劣工况下此处不发生变形。

2.3.4 电池模块在下箱体内部排布，应设计有嵌槽、挡板等结构措施。使电池模块在车辆行驶的复杂工况下可靠固定，在前后、左右、上下各个方向上均不发生窜动。同时考虑载荷分配，根据部件质量估算整个电池包电池布局是否合理，载荷分配、重心偏离是否满足整车设计要求。

2.3.5 电池下箱体内部应设计牢靠稳定的固定装置，用于电池管理系统及高压辅件等相关部件的安装，要求在复杂工况下，各部件都能够可靠固定，避免发生接触松动对电路造成威胁。

2.3.6 电池模块在箱体内部左右应排布均匀，电池系统中轴线与质心偏离不得超过10mm；电池系统前后质量排布应配合整车，考虑前、后轴载荷。

2.4 防水防尘设计

2.4.1 电池包箱体（包含接插件），按照GB/T 4208-2008的测试方法防护等级不低于IP67。常见箱体防水结构包括：箱盖、箱体、防松螺栓、防滑螺母，限位单元、弹性单元；箱盖、弹性单元、限位单元与防滑螺母从上至下叠加，通过防松螺栓依次穿过安装在所述箱体上。

弹性单元：是必不可少的结构单元，不同的密封设计，对弹性单元的材料和形状要求也有比较大的差异，主要有三大类:紧实型密封圈（橡胶EPDM）、密封胶、发泡型密封圈(HT-800) 密封结构设计时通常设计为平面带状。

这种设计注意以下三点：

要有足够的密封接触面积，B1≥20mm,B2≥6mm；

变形量要大于30%，小于60%；

密封界面压力大于3kPa。

如果选用密封胶需注意胶的黏结力、防水性能、高低温性能、防火阻燃性能、还有比较重要的长久使用的可靠性能。

限位单元：来限定弹性单元的压缩率且保护弹性单元不会被过大的预紧力破坏。

2.5 电池箱表面处理

电池箱在车身的布置位置必须保证整车离地间隙高于最小通过距离120mm以上，防止机械损伤和溅水。

表面处理：阴极电泳，厚度15~25um,颜色黑色哑光。

表面处理时所有螺纹孔需防护。

2.6 底盘装甲

电池箱体的设计应按照电池箱体安装位置，若安装在车辆底板，接触地面部分须喷涂电池箱底盘装甲漆，干燥固化后，喷涂厚度满足1mm~2mm；注意机箱接插件处、呼吸器、MSD以及丝印处等处不用喷涂PVC胶,不喷涂处图纸标识清楚。

电池箱体应设计专门接地线安装孔，喷涂时安装孔应做遮蔽处理，安装接地线时应选用自排屑螺栓及锯齿垫片。接地线的选型设计及安装应满足GB 50169-2006的要求。

2.7 外观

电池箱体表面应平整干燥，无明显的划伤、变形等缺陷，表面涂镀层应均匀。铭牌、标志安装应端正牢固，字迹清晰。零部件紧固可靠，无锈蚀、毛刺、裂纹等缺陷和损伤。

2.8 外形尺寸

电池箱体的外形尺寸满足图纸和整车安装要求。

2.9 环保要求

电池箱体材质应选用环保材料，符合GBT 30512-2014 汽车禁用物质要求

2.1.3 机箱焊接要求

箱体焊接应牢固，横平竖直，着地牢稳，无前俯后仰，左右摇晃现象，焊缝光洁均匀，无漏焊、无焊穿、裂缝、咬边、溅渣、气孔等现象，焊渣应清理干净，接缝满焊处打磨平整；拼焊接缝处涂焊接密封胶，胶体连续，与金属面接触紧密，无起层；箱体内侧压铆螺母四周涂SJ168 硅铜密封胶，胶体连续，与金属面接触紧密，无起层；箱体内零部件边缘和开孔处应

平整光滑，无毛刺和裂口

机箱外侧折弯拼接处均要满焊；

外部加强筋段焊，焊接50mm，间隔100mm；

焊接时硬要求采取措施降低机箱应力，降低变形量；

形状和位置未注公差按GB/T 1184-1996 K 级要求；

其它公差尺寸按GB/T 1804-2000 m 级要求；

三、螺丝的选用

1.模块上螺丝均为M5 螺丝；

2.为方面后续自动化生产，模块上部螺丝统一为M5-12 外六角三组合螺栓，GB9074.17,强度8.8 级，螺杆涂耐落胶；

3. 机箱上下盖螺丝选用外六角法兰盘M5*16 外六角法兰盘碳钢镀白锌8.8 级螺栓，GB5787（与模块使用螺栓区分开来）；

4.接插件处螺丝选用M3 或M4 圆头内六角三组合螺栓，长度为12mm，GB70；

5.MSD、呼吸器螺丝选用根据实际情况，MSD 优先使用M6*16 外六角法兰盘带齿碳钢8.8 级镀锌螺栓；呼吸器使用M5-12 外六角三组合螺栓；

6.模组与机箱底部固定螺丝选用M8*16 外六角法兰盘带齿碳钢8.8 级镀锌螺栓，GB5787；

四、软连接以及硬连接的设计注意事项

4.1 目的

本规范适应于结构设计人员，外协加工管理人员，目的是规范铜排结构件设计，指导结构设计人员正确地选择铜排形式和材料，保证设计人员设计出的零件有较好的加工工艺性，加快加工进度，降低加工成本。同时指导铜排的加工、检验和验收。

4.2 适用范围

适用于本公司PACK 串联铜排及铜片设计和检验。

4.3 引用

《金属覆盖层镍电镀层》GB/T9798

《加工铜及铜合金化学成分和产品形状》GB/T 5231

《铜及铜合金板材》GB/T 2040

《导电用铜板和条》GB/T 2529

《电器制造技术手册》之《第二十二章：母线连接工艺》等

4.4 材料

紫铜T2 是最常见的纯铜，外观呈紫色，又称紫铜，具有高的导电和导热性，良好的耐腐蚀性和成形性，但强度和硬度比黄铜低得多，价格也非常昂贵，主要用做导电、导热，耐腐蚀元件，一般用于电源上需要承载大电流的零件。

黄铜H62，属高锌黄铜，具有较高的强度和冷、热加工性，易进行各种形式的成形加工和切削加工。主要用于各种深拉伸和折弯的受力零件，其导电性不如紫铜，但有较高的强度和硬度，价格也比较适中，在满足导电要求的情况下，尽可能选用黄铜代替紫铜，可以大大降低材料成本。

4.5 牌号选择

本司制作串联铜片、导电铜条等硬连接选择黄铜H62，淬火镀镍，硬度选用软态~1/4 硬度；铜排软连接选用紫铜T2 0.1mm 厚度焊接而成

4.6 硬连接（串联铜片、导电铜条）设计及注意事项

4.6.1 设计规范

1）电池模块间以及高压部件间使用硬连接黄铜板进行导流，表面镀镍，厚度8u；

2）铜片淬火，硬度为软态以防止在组装过程中出线稍许误差装配不良；

3）铜片截面积大于最大工作电流对应的相同材质导线的截面积；

4）铜片四角应有倒角，具体尺寸根据支架形状而设计；

5）铜片开直槽孔为腰形孔所示，便于装配。

6）高压部件间铜条需要套绝缘套管，厚度为1mm，耐压1000V，其中异形铜条不能套管的需要浸塑，厚度为1~2mm，颜色为橙色；

7）具体形状走向根据实际预留空间和加工工艺进行设计，满足导通能力和安全爬电间距的情

况下结构设计尽量紧凑，减少弯折次数；

8）铜排两端开孔如图4.3 所示，选用螺栓连接，如在铜排上开多个孔必须考虑所开孔对铜排

截面的影响，适当增加铜排截面积；

9）铜排折弯内角需标注在图纸上，铜排折弯的弯曲半径如表4.1 所示；

4.6.2 技术要求

1）外观表面不能有刮伤，杂质，油污，黑点，裂纹，穿透性的划痕等问题；

2）平整，无尖角，毛刺；

3）电镀层不起皮，无裂纹，漏镀，鼓泡等电镀问题。

4.7 软连接设计及注意事项

4.7.1 设计规范

1) 常规使用0.1 厚T2 紫铜箔；

2) 上下表面贴0.1 厚的纯镍片或0.1 厚镀镍铜片；

3) 两端或者打孔部分采用高分子扩散焊，通过大电流加

4) 热压焊成型；

5) 根据最大工作电流导通需求设计铜排截面尺寸，截面积尺寸大于最大工作电流对应的相同材质导线的截面积，厚度不超过3mm；

6) 软连接中间使用耐压1000V 的套管进行绝缘,绝缘保持层为PVC 套管；

4.7.2 技术要求

1）外观表面不能有刮伤，杂质，油污，黑点，裂纹，穿透性的划痕等问题；

2）绝缘护套不可以有开裂，缺胶，破皮等缺陷，产品弯折处不会出现折皱、气泡、针孔等；3）要保证与非导电零件之间的绝缘，使动力电池各部件连接电路正常。

4）镍镀层应是光亮带有柔和浅黄色的银白色。

五、导线、热缩套管的设计注意事项

1.线材过流能力必须留有余量。

2.线材的绝缘层耐压等级必须满足使用要求。

3.线材的绝缘层必须达到阻燃等级UL-94V0 要求。

4.线材线径必须与连接器PIN 脚相匹配。

5.线材的柔软程度满足转弯半径要求，或要求安装空间有足够转弯半径。

6.线束必须按间隔设计固定卡位，低压线束间隔100~150mm

增加一个固定点，高压线束可

以间隔150~200mm 增加一个固定点。

7.基于高压线束所连接的电气部件的负载特性计算稳态电

流强度，确定电缆的截面积，在

125℃下，常见铜芯电缆线径截面积与载流量匹配见下表;

8.电池箱外部线束必须设计防护套，高压线束一般采用封闭的橙色波纹管，低压线采用黑色波纹管。

六、接插件、MSD、呼吸器等选型注意事项

1.连接器使用在电池系统不同位置选择不同类型的连接器，连接器要符合汽车规范要求；

2.箱体内部的高、低压连接器，无需选择防水型，以便有更小的体积；

3.箱体外部的高、低压连接器，选择IP67 等级，以便能防水防尘；

4.高、低压连接器的插拔次数必须满足使用要求；

5.高压连接器需要有高压互锁装置；

6.高压连接器正负极必须防呆；

7.高压连接器的过流能力、耐压等级都必须留有余量；

8.低压连接器必须保证低压电源线或低压功率线足够线径能压接安装；

9.低压连接器必须有管脚标识；

10.低压连拉必须支持全自动压接。

MSD 功能与选型

MSD 的基本原理：将MSD 设计在Pack 主回路中，内置高压保险丝，及高压互锁功能。在外部短路时保险丝切断高压回路；需要手动断开高压时，高压互锁先断开，然后再断开高压回路。

MSD 具备功能:

功能功能说明备注说明

满足耐火MSD 除Fuse 外的材料都是塑料材质，

必须保证MSD 的材质满足UL94 V0 的耐

火等级新国标要求火烧测试130S，如果MSD 不耐火，外部火从MSD 进入PACK 内是不能接受的

满足IP等级MSD 安装一般安装在箱盖上，为了保证

PACK 满足IP67 或IP6K9K，MSD 自身必

须满足IP67 与IP6K9K，在MSD 选型时，

需要把这个作为一个基本参数考虑，要

求供应商提供提供验证的相关报告如有条件先对MSD 部件进行震动，震动后再进行IP67 与IP6K9K 测试，这样能保证这个部件在PACK 整个寿命周期内的IP 可靠性

满足IP防护MSD 在连接时，要保证IPXXD，断开时

满足IPXXB，这个是很容易被忽视不满足IPXXB，就意味着手指可以接触到高压危险部件，这是不允许的

MSD 在Pack 中选用需要考虑的要素

1.设计在Pack 的电池中间位置，如100 串的电池Pack，需要将MSD 设计在50 串的中间位置，为了保证断开时起到降总电压的功能，总电压切断成几段较低的电压，可以降低可能的安全风险，或布置在高压电气回路的正极附近。

2.MSD 选型时，需要考虑以下几个因素：

（1）额定电压：如果PACK 的最大电压在400V 上下，应选择大于等于DC450V

档；

（2）负载持续电流：MSD 的额定电流应大于负载持续电流的2 倍；

（3）负载峰值电流：MSD 的负载峰值电流能力需要大于负载峰值电流；

（4）反应时间考虑：MSD 的熔断反应时间应该小于继电器的粘连时间。

呼吸器（平衡防爆阀）:

平衡防爆阀的选用有一些主要的参数需要考虑，例如：透气量、爆破压力、爆破后的透

气量等。这些参数需要根据多方面的参数来考虑，有：箱体内部自由空气体积大小、电芯的产气量、箱体自身的爆破压力等；

平衡防爆阀安装原则，主要在于：选择在壳体强度最薄弱位置、泄放的气体不能进入乘

客舱、排出的高温高压气体应能避开整车关键部件等。

以下无内容。