電動汽車動力鋰電池包設計要求和生產流程

來源：存能電氣  日期：2019-06-03 11:36  瀏覽量：次

　　電動汽車動力鋰電池包設計要求和生產流程。小型純電動汽車作為我國新能源汽車產業化的戰略車型之一，得到了人們越來越多的關注。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計要求

　　在純電動車項目前期架構開發中，如何合理布置集成動力鋰電池包是至關重要的，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

　　在電池下表面有結構件保護的情況下，同時也需要滿足以下條件：最大上跳的狀態下，電池距離地面需要保證一定的間隙；滿載狀態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構的最低面。

　　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。由此根據造型要求限定了車身的高度，依據人機布置要求，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置合理的安全潰縮間隙，其中側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向潰縮距離設計。

　　4.整車載荷傳遞路徑對電池包設計的限制

　　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計與電池包的結構方案息息相關。

　　經過拓撲優化，對于地板下方的載荷傳遞，主要是通過布置電池側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構及1.5號梁與前艙縱梁連接，進行正面碰撞的載荷傳遞；同時電池框架也應作為載荷傳遞路徑與車身載荷路徑一起配合；電池包內部的梁結構應與車身2/3/4號梁、中央通道梁位置保持一致。

　　5.續航里程對于電量的需求

　　對同樣的電池單元模組，續航里程和電池的能量密度及容量有關，而電池的容量參數又是由其內部電芯單體串并聯的數量和方式所決定的，最終會導致動力鋰電池包整體形狀和大小的變化。表2詳細列舉了不同供應商電池包在相同續航里程目標要求下，由于單體和模組的能量密度及串并聯方式的不同，導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。

　　動力鋰電池包是新能源汽車核心能量源，為整車提供驅動電能，它主要通過金屬材質的殼體包絡構成電池包主體。模塊化的結構設計實現了電芯的集成，通過熱管理設計與仿真優化電池包熱管理性能，電器部件及線束實現了控制系統對電池的安全保護及連接路徑；通過BMS實現對電芯的管理，以及與整車的通訊及信息交換。

　　動力鋰電池包生產流程

　　從簡單的一顆電芯到鋰電池包的生產過程也是相當復雜，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。高精度的涂膠設備以及機械手協作，可以以設定軌跡涂膠，同時實時監控涂膠質量，確保涂膠品質，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—端版與側板的焊接

　　動力鋰電池模組多采用鋁制端板和側板焊接而成，通過機器人進行層壓和端板、側板焊接處理。

　　5.線束隔離板裝配

　　焊接監測系統準確定位焊接位置后，綁定線束隔離板物料條碼至MES生產調度管理系統，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—激光焊接

　　通過自動激光焊接，完成極柱與連接片的連接，實現電池串并聯。

　　7.下線前的重要一關—下線測試

　　下線前對模組全性能檢查，包括模組電壓/電阻、電池單體電壓、耐壓測試、絕緣電阻測試。標準化的模組設計原理可以定制化匹配不同車型，每個模塊還能夠安裝在車內最佳適合空間和預定位置。

　　以上就是電動汽車動力鋰電池包設計要求和生產流程，在電動汽車上，動力鋰電池包的重量占整車質量的30%左右。隨著國家對新能源汽車的扶持和推廣力度不斷加大,行業規范也越來越完善,一些不符合要求的電池包廠也逐漸被淘汰。