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电池包的快换设计  [复制链接]

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原创: 知化小编  知化汽车


国内快换做的比较多包括蔚来,北汽,东风,时空等,各自都有不同的方案和设计。


我初步做了些分析,就电池包而言,快换的关键技术在于3点(不一定到位,如有不妥,请后台留言指正):(1)结构层面,快速锁紧机构;(2)电连接层面,快速插接头;(3)软件层面,BMS的识别,判断和控制。


下面以国内某车企的电动系统快换设计,简单阐述下其方案,供大家能较为通俗地理解整个快换设计的思路。


首先,就是结构上,要能以最少的动作来锁紧和固定电池包,因为需要在一定的时间内完成换电,这就由快速锁紧机构来实现。如下图所示,整个电池包有4个快锁机构,其中挂扣固定在车底盘,锁紧机构安装在电池包两侧。并有密封件来实现密封,以满足换电后的IP等级要求。


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2019-11-29 09:55


快锁机构的工作原理,可以通过下面的专利图来了解,大家可以对比看看:


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卡持槽112固定在车辆电底盘,换电时,机械手140在升降机构的带动下上升,第一卡销132进入位于整车下底盘的挂扣110中,第二卡销134则进入锁止槽中,输入轴150带动机械手140转动,从而带动中心拉轴130也转动,使第一卡销132锁定在挂扣110中;这样,电池包就被固定在电动汽车下底盘上了。需要下载电池时,只需要反向转动140,就可以解除第一卡销与挂扣之间的锁定。


其次,就是快插电连接,这块主要是插接头的可靠性(耐磨,阻抗不能增加太多),易对中性,容差性,因为需要经常插拔,同时不同电池包插座存在结构误差,与车上的接头配合起来有误差。快插的设计如下,主要的零部件包括定位销,橡胶垫,插孔,压力弹簧,pin等,以及高压互锁。


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为了避免因误差导致的插接损坏,插座采用浮动设计,可以在XY平面上实现5mm以内的移动,在Z向可实现 12mm 的最大浮动压缩。弹簧通过压缩橡胶垫来进行密封。

为了满足长插头的可靠性寿命要求,连接器端子进行镀金处理,这样可以增强电流承载能力;在进行了10000次插拔测试后,端子的接触电阻增加了31%,如下所示;温度升高了31°C,再进行绝缘和耐压测试,也分别通过,可满足设计要求。


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第三,就是BMS的设计。对于快换后的整车,BMS要能判断包的状态,以及安装是否到位,是否是指定的电池包产品;对于换下来的电池包,要能够与外接电源进行正常通讯,实现充电。这里BMS分为两个,一个可称为主控制器,位于电池包内,另外一个称为辅助控制器,位于高压配电盒内。


辅助控制器用于接收外部唤醒信号、快充电检测信号;主控制器用于接收碰撞、快速充电、充电、唤醒连接检测的低压电源、CAN通信信号等。电气架构原理图如下:


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截至201710月,该电池包配备的所有车辆,行驶里程共计超过2400万公里,最多的一辆车行驶里程超过12万公里。在此期间,通过远程监控和现场技术跟踪获得的数据显示,单个电池包最大更换次数为512次,快插连接器件的外观和电气性能正常;未发现渗漏、绝缘等故障,而采用的BMS故障率低于1%


这只是其中一种方案,如能将各家不同方案进行对比分析,应该会有更多有价值的发现。

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楼主辛苦了!!
谢谢楼主分享!
谢谢楼主分享!
很好很强大!!
非常关注,帮顶!   再来一篇冷却液的连接处理吧
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