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    • 01、 豐田的電池模組
    • 02、豐田電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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豐田BEV電池系統(tǒng)拆解

2020/09/09
282
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豐田從 2020 年開始部署了自己的設(shè)計(jì)的電池系統(tǒng),這個(gè)電池系統(tǒng)大小為 2157.0mm*1288.0mm*340.5m,電池能量為 54.35kWh,容量 153Ah(51Ah 的 3P),標(biāo)稱電壓為 355V,電池的重量為 415kg;采用了 11 個(gè)模組的設(shè)計(jì),包含 288 個(gè)電芯(96 串)。最近找到了這款電池系統(tǒng)的拆解信息,我們根據(jù)這個(gè)電池系統(tǒng)來探討下。

圖 1 豐田設(shè)計(jì)的電池系統(tǒng)

01、?豐田的電池模組

豐田的設(shè)計(jì)中,把很多 Prius HEV、PHEV 的理念用來了過來,主要有這么幾點(diǎn):?

1)電池的長(zhǎng)度是柔性的,在這個(gè)設(shè)計(jì)中分成兩種模組,電池系統(tǒng)共有 11 個(gè)模組,第一層為 8 個(gè)模組,每個(gè)模組有 27 個(gè)電芯(3P9S);電池包二層堆疊有 3 個(gè)較短的模組,每個(gè)模組共 24 個(gè)電芯(3P8S)?

圖 2 豐田設(shè)計(jì)的電池系統(tǒng)?

2)模組的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu):如下圖所示,這個(gè)采用的是標(biāo)準(zhǔn)的 VDA 電芯規(guī)格(148*91*27mm),兩種電池模組的規(guī)格整體的固定是有差異的,如下圖所示。24 個(gè)電芯的較小模組,只要把 3 個(gè)電芯拿掉就可以了。?

圖 3 豐田設(shè)計(jì)的模組?

3)豐田設(shè)計(jì)的模組的電氣連接:和 HEV、PHV 一樣,豐田還是在這么長(zhǎng)的模組上使用了一條很長(zhǎng)的母線可拆解的連接帶,目的有幾個(gè):

  • 這么設(shè)計(jì)模組是可維修的,電芯是通過模組的設(shè)計(jì)殼體固定的,只要破壞模組殼體理論上,壞了一個(gè)電芯,27 個(gè)電芯還是能修的?

  • 同樣的道理,回收的設(shè)計(jì)和維修一樣是很方便的?

  • 這么設(shè)計(jì)電連接的方式,對(duì)于產(chǎn)線來看可以做自動(dòng)化也可以人工柔性來弄 從 HEV、PHEV 到 BEV,目前看下來在模組設(shè)計(jì)上面,只有豐田還在遵循這個(gè)設(shè)計(jì)原則。其他所有人都從制造工藝的角度切換到了激光焊接和 Bonding 兩種不同的模式。?

圖 4 豐田的模組設(shè)計(jì)理念?

圖 5 模組之間的 Busbar 連接

02、豐田電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)

和之前豐田電池設(shè)計(jì)不同的地方,這個(gè) BEV 電池系統(tǒng)需要符合 IP67 的要求,所以如下所示上蓋與下箱體的密封通過密封膠條和 49 個(gè)螺栓固定。

圖 6 豐田電池系統(tǒng)的密封

豐田的工程師還是非常非常固執(zhí)的,在冷卻方面采用了自己認(rèn)為比較好的主動(dòng)風(fēng)冷設(shè)計(jì),這套設(shè)計(jì)哲學(xué)一直保留到了現(xiàn)在:?

圖 7 主動(dòng)冷卻系統(tǒng)?

在設(shè)計(jì)中,把風(fēng)道沿著電池包兩側(cè)進(jìn)行布置,風(fēng)道的空間被用作側(cè)面撞擊時(shí)的緩沖區(qū),起到一定的防護(hù)。風(fēng)道一共分為四個(gè)部分,如下圖所示:

圖 8 風(fēng)道的四個(gè)部分

由于冷卻方面的設(shè)計(jì)特殊性,所以豐田給電池系統(tǒng)做了絕緣和隔熱的設(shè)計(jì),使得這個(gè)整體的熱隔離設(shè)計(jì)的不錯(cuò)。這個(gè)電池系統(tǒng)最大的挑戰(zhàn)是如何應(yīng)對(duì)往 150kW 充電的問題,這個(gè) 54kwh 的包設(shè)計(jì)目標(biāo)可能是 50kW 所以問題不大,怎么延展充電速度是個(gè)挑戰(zhàn)。?

圖 9 豐田的隔熱設(shè)計(jì)

最后想說的是,松下給豐田開發(fā)的接觸器按照這個(gè)樣式,也是實(shí)現(xiàn)了插片可插拔的方式,在 BEV 接觸器維修方面走了很大的一步。?

圖 10 豐田設(shè)計(jì)的 BEV 配電盒?

小結(jié):從目前的設(shè)計(jì)思路來看,豐田短期內(nèi)做的就是圍繞 50-60kwh 來做小型轎車和 SUV 的電池系統(tǒng),目標(biāo)市場(chǎng)是中國(guó)、歐洲和日本,這臺(tái)車也慢慢在中國(guó)開始推廣,我們可以關(guān)注這臺(tái)車的銷售情況。

豐田

豐田

豐田汽車公司成立于1937年,距今已有八十多年的歷史。豐田在中國(guó)的事業(yè)可追溯至1964年對(duì)華出口首批CROWN皇冠轎車。長(zhǎng)久以來,豐田一直致力于為中國(guó)廣大消費(fèi)者不斷提供高品質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù),切實(shí)履行企業(yè)社會(huì)責(zé)任,從而為社會(huì)和汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

豐田汽車公司成立于1937年,距今已有八十多年的歷史。豐田在中國(guó)的事業(yè)可追溯至1964年對(duì)華出口首批CROWN皇冠轎車。長(zhǎng)久以來,豐田一直致力于為中國(guó)廣大消費(fèi)者不斷提供高品質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù),切實(shí)履行企業(yè)社會(huì)責(zé)任,從而為社會(huì)和汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做貢獻(xiàn)。收起

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

筆者 朱玉龍,一名汽車行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車行業(yè)。我學(xué)的是測(cè)試和電路,從汽車電子硬件開始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽產(chǎn)業(yè),不過我相信未來衣食住行中的行,汽車仍是實(shí)現(xiàn)個(gè)人自由的不二工具,愿在汽車電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見解。