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电池包箱体未来技术方案演变的探讨 精华 1  [复制链接]

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原创: 知化小编  知化汽车


在电池包箱体材料方面,业内有2个很明显的阵营和趋势:一个是铝合金材料,搅拌摩擦焊+CMT焊接工艺,高端车走的路线;一个是钢材料,冲压+钣金工艺方案,中低端车走的路线。


与此同时,箱体结构还有另外一个趋势,就是将水冷系统集成到箱体上,从结构集成和功能集成的层面来对之前既有的箱体结构与水冷结构分离的方案,进行一个优化和提升。捷豹I-PACEVW MEB等都是采用了这样的方案。集成的好处很多,减少体积占用,轻量化,避免冷却液泄漏带来的安全隐患等。


采用铝的主要优点在于质量轻,导热性好,有吸能的作用,强度也较好;采用钢的主要优点也很明显,工艺相对简单,最重要的两个字:便宜!所以,随着补贴的退却,对于比能的要求不再那么敏感,国内中低端车辆会大量地采用钢材箱体的方案;而部分高端车,也会向增加对钢使用的方向上走,但不会完全切换到钢上,将会普遍采用钢-铝混合的方案,这个方案中的钢会采用超强钢。这种材料的切换,会进一步带来工艺的变化,进而再引起工艺设备的变化,所以,对于搞重资产的企业来讲,要注意这些可能的切换所带来的风险。


一些高端车仍然会继续采用铝合金的方案,在铝合金的方案中继续做相应的应用创新,其中之一就是水冷系统集成到箱体中去。

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这种集成在纯铝合金和钢铝合金中已有应用,但在纯钢材的箱体中还没有见到相关的应用。

液冷系统集成到箱体中又可以有多个方案,比如集成在箱体中,集成到模组中。在fka最近的一些研究中,对这些方案做了一些探讨,我们可以看下:


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图中最上面的是集成在上盖中(倒没有见过,貌似没有什么价值),第2个是集成到下箱体中,第3个是集成到模组中。对于集成到下箱体中又可以有多个方案,比如像三明治一样的分层(I-PACE的方案),冷却系统直接在箱体上生成(奔驰的方案)。

集成后重点考量的还是两点:结构强度和均温性。结构强度主要是碰撞条件下的特性(动态),被撞击,穿刺情况下的特性(静态)。


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液冷集成后,需要应对的一个主要问题是冷却液的进、出、分配,可以都由中央通道进、出,向每个模组方向去分配,也可以两侧进、出,向每个模组去分配,或是直接在模组底部流过,从电池包的一侧进、另一侧出。


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对于材料的选择可能相对简单,对于是否需要进行集成则涉及的面比较多,因为这本质上是将两个功能模组集成到了一体,对于整体厂和PACK设计层面,其实是两个不同的团队,中间的协调是个问题,而对于箱体制造商来讲,是否具备制造冷却系统的能力,或是箱体制造商需要找到水冷管制造伙伴,由自己来完成集成。这需要评估成本,需要评估集成技术所带来的效益。

中短期来看,低端车型没有动力来做集成,向钢-铝混合方案走的意义也不存在,而且技术上也需要储备下。


但是在电动汽车上,不断地进行集成创新是一个大的趋势,这从特斯拉几款车型的迭代能非常直观的感受到,整车层面进行集成是必然;对于零部件供应商来说,也需要储备自己的集成能力,否则只能被他人集成,做些价值度更低的苦力活。

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