奥迪Q7 e-tron (PHEV)模组设计解析

今天和大家分享关于Audi Q7 e-tron (PHEV)模组结构设计的一些细节,接自《全球xEV电池系统集成设计研究报告》,经典的355模组方案,通过横向的对比我们可以一窥整个标准模组的设计异同与迭代。

X.X 模组设计

X.X.1 模组概述

模组主要由电芯、侧板组件、端板组件、电芯连接单元、BMU、上盖组成,如下图X.X所示。

电芯;‚侧板组件;ƒ端板组件;„电芯连接单元;…BMU;†上盖

图X.X Q7e-tron 模组爆炸图

电芯和模组均由三星SDI提供,模组的尺寸为长355mm*宽151mm*高108mm,即所谓的355模组。这个版本每个模组的电量为1.23kWh,重量约为10.5kg,质量比能为117Wh/kg,体积比能为212Wh/L。电芯共有12个,串联,即1P12S。

X.X.2 结构分析

整个模组采用无底板设计,由左右侧板组件、前后端板组件和上盖构成。

侧板组件:侧板+绝缘膜

侧板为镂空钢板,镂空结构为四个腰型孔,镂空的好处在于保证结构强度的条件下尽可能轻量化,钢板厚度约为0.8mm。侧板的上、下边向内翻边,下翻边的长度较大,承载电芯并对电芯进行下限位(-Z方向);上翻边的长度较短,下压电芯,对电芯进行上限位(+Z方向),同时上翻边也对电芯连接单元起到承载作用。

这种对电芯承载和限位的设计虽然简单有效,但对电芯的高度一致性要求就高了,一致性不好的话,甚至会将高度大的电芯压伤。

侧板与电芯之间设计有一层白色绝缘膜,对电芯起绝缘防护作用。绝缘膜的厚度大约为0.3mm,通过双面胶与侧板的内壁粘接。

侧板与端板通过激光穿透焊进行连接固定,通常这里也可以使用缝焊或CMT焊接,相比之下,激光穿透焊对尺寸的精度要求没有上述二者高,从而减小对电芯和模组尺寸公差要求。

端板组件:外层钢端板+固定套+内层塑料端板

端板主要由3个部分构成:外层钢端板、固定套筒、内层塑料端板。

外层端板为钢板,冲压成型,厚度约1.5mm,可以看出,整个模组的结构件基本都是钢材料,相对于铝,钢有更高的强度,焊接的强度也高,成本较低,但导热性不如铝材,同时质量上也更重。

与外层钢端板相嵌套的是内层塑料端板,内端板注塑成型,内端板对应着方形电芯的大面。内端板与电芯之间也有一层白色绝缘膜(在电芯输出极端还有一层绝缘条,位于绝缘膜和端板之间),绝缘膜的厚度约为0.6mm,通过双面胶粘接在电芯大面上。

塑料的内层端板有2个好处,一是材质相比金属轻量化,二是在电芯膨胀过程中塑料端板可能会被压缩,从而释放一些空间。

套筒位于内外层端板的两个侧边处,用于模组在PACK下箱体上固定。套筒为钢材,孔的半径为8.7mm,壁厚约2mm;套筒仅与外层端板通过激光穿透焊进行固定,与侧板没有接触。


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