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动力电池系统设计:结构“三+6”模式

汽车电子 | 发布时间:2018-02-26 | 人气: | #评论# | 本文关键字:电池,动力电池
摘要:前言 在新能源、智能化高速发展的今天,车已经从单纯的交通工具,逐步成为一种全新的生活方式。既然技术让生活变得多彩,对车产品“设计”的目标和要求,就不能墨守成规,停滞不前,

前言

在新能源、智能化高速发展的今天,车已经从单纯的交通工具,逐步成为一种全新的生活方式。既然技术让生活变得多彩,对车产品“设计”的目标和要求,就不能墨守成规,停滞不前,需要不断的调整和创新。

动力电池系统是新能源车辆的核心部分。系统结构,又是保障其功能完整性、安全性的重要环节。从近几年全球产品分析来看,结构设计,发展非常迅速并趋于成熟。也不乏精品出现,技术达到炉火纯青。

我通过多年系统集成设计,也在不断摸索和总结。逐渐形成用于自己设计工作的一套方法:结构“三+6”设计模式。并在多个项目中应用。取得不错的效果。当然了,随着认识的提高,还在不断的总结和扩展。

本文重点介绍电池系统 “三”大结构安全性设计,并通过leaf 经典案例,把 “三+6”思想贯穿起来,便于理解。

“三+6”模式是什么:从字面不难理解:“三”代表大结构;“6”代表功能单元小结构。主要是对电池系统众多不同功能结构和功能特点重新梳理和定义。突出其设计要点。

“三+6”模式优点:让设计“有的放矢”。让功能设计“更完整”。

三+6”模式,让需要“强”的地方更强:例如框架的功能安全设计。功能完整性:例如电池系统壳体设计发展,从单纯的“箱子”简单结构形式,向融合了多种特性元素的“先进壳体”进步。

“三 + 6”模式特点:理解关联性,细分“大”结构,强化“小”结构。

下面是leaf结构爆炸图,结构单元的复杂性可见一斑。同时,结构元素关联性又非常强,内框架结构不仅仅要兼顾对模组的承重,还要考虑安全特性设计、支架特性设计等。所以,需要把大结构元素提炼出来,重点设计。再如IP小结构,看似小结构需求,但其设计难度很大。不单单是胶条的设计,还有多层密封结构,其密封精髓“冗余”设计(就是内护板的“牙边”结构)、“压缩量”密封本质,非常有特色。更需要强化设计。总之,结构关系千丝万缕。需要把这些结构特性因素区分和归纳,突出其主要特点,兼顾其它特性。接下来,就一些结构“点”设计,进一步展开和分析:

1)框架结构:是最重要的“三”大结构设计灵魂,重点在“安全”

在我们早期新能源车设计中,很多是在现有车身改制而成。并非正向设计。电池系统与车身结构被动配合,系统结构也多采用了“箱子”结构设计(也是简单设计的代名词)。通过一定厚度钢板折弯、拼焊就完成了设计。承重功能主要依靠“厚度”解决。加上仿真也不充分,导致电池系统箱体出现开裂、支架断裂。这种结构功能设计模糊,承重、加强、防护、等诸多功能于集于一体。很难做到安全。功能完整性也得不到保障。

“三”大结构,框架结构设计不同,功能定义非常明确。例如,内框架主要任务是完成模组的承载,例如可以采用1.5mm、1.8mm 中高强钢完成;外框架结构,类似于内框架设计要求,只不过它的作用是对系统的承载,通过支架,完成和车身的装配结合;防护面板(含下壳体防护面板、上盖板),下壳体防护板,在内、外框架之间,没有承载作用,只是完成对系统的防护和封闭。这时候,因为不承担重量,板材可以做的很薄,leaf 板材厚度实测0.7mm(磨漆后)。大大减轻了系统结构重量。其上盖板尽管板材薄,但感觉没有变形,强度很好。这就是通过设计达到的目标。

在轻量化方面,我们做过一个计算(以约1500×1200×45mm包络结构),采用框架结构设计后,减重可以达到约20%,更重要的是“安全性”通过结构设计而加强。真正让设计“有的放矢”。

(图示有色部分为内/外框架,白色为防护板)

责任编辑:电气自动化网
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