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保時捷Taycan的“三明治”箱體結構/冷卻設計

知化汽車

目前為止,LG與歐洲幾個車企業合作的代表車型如捷豹I-PACE奧迪 e-tron、保時捷Taycan等,在電池包的整體結構架構上采用了相似的“三明治”型設計。 

e-tron 與Taycan的箱體結構示例如下。從層級上看,均可以分為頂層(箱體上蓋)、中間體(結構框架+下箱體)、底層(水冷板+防護板)。這里結構框架主要由PACK內的縱橫梁和PACK的外邊框構成,它們是整個PACK內部的機械承載體,同時也是防碰撞的主體,對整車而言則增加了整車的剛性。

這是軟包設計方案中一種非常有代表性的案例,我們可以從保時捷Taycan電池包的專利中來詳細聚焦幾點。同特斯拉一樣,Taycan的專利與實際的設計保持了相對較高的一致性,下圖是它的一個電池包結構爆炸圖,可以看,只有尾部上蓋的外形與實際不同外。

箱體上蓋18可以通過鋁合金來制造,厚度在2mm左右;防護板7位于電池包的最下層,也是整個車底盤直接裸露、面向地面的部分,可以通過鋁合金來制造,厚度在3或6mm左右(兩個專利,其中一個披露值為3mm,另一個為6mm);尾部下箱體8 位于模組102與水冷板6之間,可以鋁合金來制造,厚度在1.5mm左右。水冷板是一個多部分組合體,既可以由2個,3個或更多個獨立的水冷板(系統)并行工作,也可以構成一個整體統一控制。水冷板可以通過鋁合金制造,壁厚在1mm之上。

沿整車行車方向、PACK的軸向進行剖視,整個電池包的剖視圖如下。

電池包上蓋9通過螺釘與橫梁8進行連接和固定(這里沒有體現出與電池包外邊框的固定),橫梁可以通過鋁合金或鋼來進行制造,寬度在10mm左右;模組通過緊固件(螺釘)與焊接螺柱固與下箱體3進行連接,3可以通過金屬板來制造,材料為鋁或鋼,寬度可以3個毫米。

再往下分析(可結合下圖),就是下箱體-水冷板-防護板之間的內部設計,是相對精彩的地方。首先,水冷板17會通過釬焊與下箱體連接,而下箱體3與防護板4之間的連接則通過連接件5來實現,保時捷希望連接件5與防護板之間的連接是可拆卸的,比如螺釘,而下箱體與連接件5的連接則為不可拆卸,比如焊接或膠粘。

連接件5的高度會大于水冷板的高度,因此,整個下箱體與防護板之間會有一定的腔隙,此處保時捷采用了支撐泡棉,用于對水冷板施加一個Z向的預緊力,以便水冷板與下箱保持良好的接觸,支撐泡棉是一種彈性單元,還可以緩沖Z向的振動和沖擊。 

三明治結構架構的設計重點在于“兩個內腔的設計”,一是PACK內腔,二是下箱體-防護板內腔;這二者既具有很強的平臺化基礎,也可以形成不少定制化的方案,這對于電芯/PACK企業來說是有利的,提升開發效率,極大降低成本,各家主機廠可以共用的技術模塊較多。

來源: 知化汽車

本文地址:http://www.155ck.com/news/qiye/103614

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