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拆解豐田自主設(shè)計的BEV電池系統(tǒng)

時間:2020-09-09 11:31來源:汽車電子設(shè)計 作者:朱玉龍
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圖1 豐田設(shè)計的電池系統(tǒng)
       引言
 
       豐田從2020年開始部署了自己的設(shè)計的電池系統(tǒng),這個電池系統(tǒng)大小為2157.0mm×1288.0mm×340.5m,電池能量為54.35kWh,容量153Ah(51Ah的3P),標稱電壓為355V,電池的重量為415kg;采用了11個模組的設(shè)計,包含288個電芯(96串)。最近找到了這款電池系統(tǒng)的拆解信息,我們根據(jù)這個電池系統(tǒng)來探討下。
 
       01
 
       豐田的電池模組
 
       豐田的設(shè)計中,把很多Prius HEV、PHEV的理念用來了過來,主要有這么幾點:
 
       1)電池的長度是柔性的,在這個設(shè)計中分成兩種模組,電池系統(tǒng)共有11個模組,第一層為8個模組,每個模組有27個電芯(3P9S);電池包二層堆疊有3個較短的模組,每個模組共24個電芯(3P8S)
圖2 豐田設(shè)計的電池系統(tǒng)
 
       2)模組的設(shè)計結(jié)構(gòu):如下圖所示,這個采用的是標準的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個電芯的較小模組,只要把3個電芯拿掉就可以了。
 
圖3 豐田設(shè)計的模組
 
       3)豐田設(shè)計的模組的電氣連接:和HEV、PHV一樣,豐田還是在這么長的模組上使用了一條很長的母線可拆解的連接帶,目的有幾個:
 
       這么設(shè)計模組是可維修的,電芯是通過模組的設(shè)計殼體固定的,只要破壞模組殼體理論上,壞了一個電芯,27個電芯還是能修的
 
       同樣的道理,回收的設(shè)計和維修一樣是很方便的
 
       這么設(shè)計電連接的方式,對于產(chǎn)線來看可以做自動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)計上面,只有豐田還在遵循這個設(shè)計原則。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)計理念
 
圖5 模組之間的Busbar連接
 
       02
 
       豐田電池系統(tǒng)設(shè)計
 
       和之前豐田電池設(shè)計不同的地方,這個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為比較好的主動風冷設(shè)計,這套設(shè)計哲學(xué)一直保留到了現(xiàn)在:
 
圖7 主動冷卻系統(tǒng)
 
       在設(shè)計中,把風道沿著電池包兩側(cè)進行布置,風道的空間被用作側(cè)面撞擊時的緩沖區(qū),起到一定的防護。風道一共分為四個部分,如下圖所示:
圖8 風道的四個部分
 
       由于冷卻方面的設(shè)計特殊性,所以豐田給電池系統(tǒng)做了絕緣和隔熱的設(shè)計,使得這個整體的熱隔離設(shè)計的不錯。這個電池系統(tǒng)最大的挑戰(zhàn)是如何應(yīng)對往150kW充電的問題,這個54kwh的包設(shè)計目標可能是50kW所以問題不大,怎么延展充電速度是個挑戰(zhàn)。
圖9 豐田的隔熱設(shè)計
 
       最后想說的是,松下給豐田開發(fā)的接觸器按照這個樣式,也是實現(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)計的BEV配電盒
 
       小結(jié):從目前的設(shè)計思路來看,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),目標市場是中國、歐洲和日本,這臺車也慢慢在中國開始推廣,我們可以關(guān)注這臺車的銷售情況。
 
(責任編輯:子蕊)
文章標簽: 豐田 BEV電池系統(tǒng)
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