電動汽車動力鋰電池包設(shè)計要求和生產(chǎn)流程分析
來源：寶鄂實業(yè)
2019-11-12 08:43
點擊量：次
小型純電動汽車作為我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的戰(zhàn)略車型之一，得到了人們越來越多的關(guān)注。動力鋰電池包作為純電動汽車的唯一動力源，承受著電池組等模塊的質(zhì)量，因此其強度、剛度必須滿足使用要求才可以保證行駛的安全性。
電動汽車動力鋰電池包設(shè)計要求
在純電動車項目前期架構(gòu)開發(fā)中，如何合理布置集成動力鋰電池包是至關(guān)重要的，具體工作要素，主要涉及離地間隙、通過性、碰撞安全和電量需求等幾個方面，以下將分別介紹。
1.電池的離地間隙要求
在電池下表面有結(jié)構(gòu)件保護的情況下，同時也需要滿足以下條件：最大上跳的狀態(tài)下，電池距離地面需要保證一定的間隙；滿載狀態(tài)下保證具有競爭性的離地間隙；電池RESS在正向需要有保護；電池RESS布置不得低于周邊車身結(jié)構(gòu)的最低面。
2.乘員艙人機布置對電池Z向尺寸的限制
某電動車項目人機布置可以看出，在Z向緯度上共有9個工程指標(biāo)需要考慮，具體為乘員H點到地面的距離H5、乘員的坐高H30、頭部空間H61、腳踵點到地面的距離H8、電池包Z向厚度、電池包離地間隙、車高H100、鋰電池包上表面到地板上表面的距離以及地毯和隔音棉的厚度。由此根據(jù)造型要求限定了車身的高度，依據(jù)人機布置要求，可以推出電池包的Z向尺寸限制面。
3.潰縮空間對電池Y向尺寸的限制
由于電池的工作電壓一般為大于300?V的高壓電，加上電池單體里的電解液具有高腐蝕性，因此鋰電池包在整車布置時需要設(shè)置合理的安全潰縮間隙，其中側(cè)向碰撞工況尤為苛刻。具體車型要通過CAE迭代分析手段，得出合理的電池到門檻板側(cè)向潰縮距離設(shè)計。
4.整車載荷傳遞路徑對電池包設(shè)計的限制
整車載荷傳遞路徑可以大致分解為：前艙載荷路徑、前中地板載荷傳遞和后地板載荷路徑。由于未來的鋰電池包布置方案基本都在地板下方平鋪，所以前中地板載荷傳遞路徑設(shè)計與電池包的結(jié)構(gòu)方案息息相關(guān)。
經(jīng)過拓?fù)鋬?yōu)化，對于地板下方的載荷傳遞，主要是通過布置電池側(cè)面的縱梁延伸梁及電池前方的1.5號梁來完成，具體如圖8所示，圖中紫色縱向梁通過三角形結(jié)構(gòu)及1.5號梁與前艙縱梁連接，進行正面碰撞的載荷傳遞；同時電池框架也應(yīng)作為載荷傳遞路徑與車身載荷路徑一起配合；電池包內(nèi)部的梁結(jié)構(gòu)應(yīng)與車身2/3/4號梁、中央通道梁位置保持一致。
5.續(xù)航里程對于電量的需求
對同樣的電池單元模組，續(xù)航里程和電池的能量密度及容量有關(guān)，而電池的容量參數(shù)又是由其內(nèi)部電芯單體串并聯(lián)的數(shù)量和方式所決定的，最終會導(dǎo)致動力鋰電池包整體形狀和大小的變化。表2詳細(xì)列舉了不同供應(yīng)商電池包在相同續(xù)航里程目標(biāo)要求下，由于單體和模組的能量密度及串并聯(lián)方式的不同，導(dǎo)致電量及電池包尺寸的差異化。
6.電池包安裝接口要求
動力鋰電池包在整車上的安裝方式直接影響其模態(tài)和強度，一般在電池包四周每隔一段距離需要布置一個安裝點，如果整體電池包長度大于2mm，建議在中間位置增加吊掛點改善模態(tài)。
動力鋰電池包是新能源汽車核心能量源，為整車提供驅(qū)動電能，它主要通過金屬材質(zhì)的殼體包絡(luò)構(gòu)成電池包主體。模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了電芯的集成，通過熱管理設(shè)計與仿真優(yōu)化電池包熱管理性能，電器部件及線束實現(xiàn)了控制系統(tǒng)對電池的安全保護及連接路徑；通過BMS實現(xiàn)對電芯的管理，以及與整車的通訊及信息交換。
動力鋰電池包生產(chǎn)流程
從簡單的一顆電芯到鋰電池包的生產(chǎn)過程也是相當(dāng)復(fù)雜，需要多道工序，一點不比電芯的制造過程簡單。
1.上料
將電芯傳送到制定位置，機械手自動抓取送入模組裝配線。
2.給電芯洗個澡—等離子清洗工序
對每個電芯表面進行清洗。這里采用離子清潔，保證在過程中的污染物不附著在電芯底部。
3.將電芯組合起來—電芯涂膠
電芯組裝前，需要表面涂膠。涂膠的作用除了固定作用之外，還能起到絕緣和散熱的目的。高精度的涂膠設(shè)備以及機械手協(xié)作，可以以設(shè)定軌跡涂膠，同時實時監(jiān)控涂膠質(zhì)量，確保涂膠品質(zhì)，進一步提升了每組不同電池模組的一致性。
4.給電芯建個家—端版與側(cè)板的焊接
動力鋰電池模組多采用鋁制端板和側(cè)板焊接而成，通過機器人進行層壓和端板、側(cè)板焊接處理。
5.線束隔離板裝配
焊接監(jiān)測系統(tǒng)準(zhǔn)確定位焊接位置后，綁定線束隔離板物料條碼至MES生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)，生成單獨的編碼以便追溯。打碼后通過機械手將線束隔離板自動裝入模組。
6.完成電池的串并聯(lián)—激光焊接
通過自動激光焊接，完成極柱與連接片的連接，實現(xiàn)電池串并聯(lián)。
