[电池拆解]大众ID系列电池包与软包电池拆解及表征(一):电池包
电池包设计
大众 ID 系列汽车,如 ID 3、4、5、7 和 Buzz,均采用模块化电力驱动矩阵(MEB)底盘。该底盘将电池组内置在底板中,以实现最佳的重量分布。MEB 可用于轿车、SUV和面包车,因此可以使用标准化组件,尤其是电池模块和电池包。传统车企果然很传统,采用最传统的电池集成方式,即Cell to Module to Pack。这种设计很灵活,可以根据车身的大小和续航的需求来调整模块的数量,基础版本的电池包含有7个模块,最多可以扩展到12个模块。下面多图展示了电池包的结构。
MEB电池组剖视图
典型的大众12个模块的电池组剖视图如下。
这种模块化结构还意味着,不仅内部的电池模块和电芯一样,大众ID系列汽车还使用几乎相同的辅助部件:电子元件,如高压连接器条、BMS;挤压、铸造或机加工部件:如电池外壳、底板冷却系统。此外,大众汽车还使用了大量紧固件,这些紧固件在所有车型上都是相同的。这有助于简化内部或供应商的制造过程,因为他们不必因车型不同而大幅改变机器与工艺。
大众ID4电池包详细分析
本分析基于油管拆车大神Munro的电池包拆解视频
电池组整体冷却系统
可以看到冷却系统(水)的入口和出口。冷却水流经铝制底板。
冷却板由两部分组成,底部是成型铝板(左图上部),上面(右图)的底座铝板上钎焊并冲压有热管理冷却系统通道。这是整个底板的切割部分。模块下方的底座上还预先贴有导热膏。
电池外壳侧面安全结构
在侧面和正面加工的挤压件。这是为了防止来自前后或两侧的碰撞。这有助于确保电池组的安全。挤压件在角落处焊接在一起,形成电池外壳。
紧固件、铸件和横截面
在水平方向的中心铸件和垂直方向的挤压件(也用于固定母线和从属 BMS)上有两个螺纹螺栓孔,用于连接电池组和底盘。这些孔有两个螺栓,一大一小。
如上图所示,除了中心铸件外,在焊接到电池外壳的电池模块之间还有一些铸造的分隔部分。下面是切割部分的细节。
使用自钻紧固螺栓将外壳上板与电池外壳连接起来。此外,还(可能)使用了厌氧密封粘合剂以避免泄漏。
用于保护车底的底盖托盘
多亏了Munro我们才知道这个重约23千克的电池组是由铝制成的。这可以防止石头或其他东西从下面穿透电池组。不过,根据Munro的说法,其厚度仅为1毫米,在热失控的情况下并不能起到很好的保护作用。可以用复合材料板代替。
母线、电池控制器、连接器
中央纵向挤出部分包含4个电池管理控制器(对于12个模块,1个控制器可控制4个模块)。黑色通信电缆将4个电池管理控制器与主BMS连接起来。另一个连接器将电池管理控制器与电池模块内的电压和电流传感器连接起来。
电池控制器连接至主BMS,而母线则连接至高压接线盒。
电池模块(battery Module)
每个电池模块有24个软包电池。有8s3p和12s2p两种配置。每个模块的总容量为6.85kWh。一个电池模块的重量为32千克。基本配置可以有7个或9个12s2p配置的模块。因此,7个模块的总容量为48kWh,9个模块的总容量为61kWh。对于12个模块的8s3p电池组扩展配置,输出为82kWh。大众在欧洲使用的是LG的NCM712软包电池,在美国使用的是SK Innovation的方壳电池,在中国使用的是CATL方壳电池。这些模块也将用于斯柯达和Cupra 车型。
电池组参数
电池组(低容量)
总容量:55kWh
可用容量: 52kWh (94%)
模块: 8个
电芯数量:192(96s2p)
电池总重量:206千克
热管理系统(TMS):主动液体冷却
电池组(中等容量)
总容量:62kWh
可用容量: 58kWh (94%)
模块: 9个
电池:216 (108s2p)
电池总重:232千克
TMS:主动液体冷却
电池组(高容量)
总容量:82kWh
可用容量: 77kWh (94%)
模块: 12个
电池:288个(96s3p)
电池总重量:309千克
TMS:主动液体冷却
电芯
制造商: LG化学
型号 LGX E78
电压: 3.65V
容量: 78Ah
重量: 1073克
质量能量密度: 265Wh/kg
正极:NCM712
下一期,小编将带大家了解LG的3.65V,78Ah软包电池的拆解与表征。
彩蛋
当小编看到电池组表述里面的12s2p时,小编不得其解。仔细想想,S应该是series,串联,P应该是parallel,并联。可是s和p的顺序应该是怎样的呢?顺序很重要,比如说,4s3p与3p4s并不相同。
4s3p是3个电池并联,然后串联成4s。
3p4s是4个电池串联,然后其中3个并联在串联串的两端。
请注意,在这个例子中,电池组输出是相同的(4*电池电压=电池组电压;3*电池容量=电池组容量)。最大的区别在于,如果有一个大型电池组,并先将所有电池串联在一起,那么您需要让每个电池交替朝上;换句话说,正极朝上,负极朝上,正极朝上,负极朝上,等等等等。在这种配置下,您无法在电池组的每一侧都连接一条公共母线,而只能在电池单元之间交替连接较小的导线。尽管连接数相同(2*电池单元数=焊点/焊接点数),但繁琐程度和出错几率却大大增加。
参考资料
1.https://www.youtube.com/watch?v=cjJUpqo1YDM
2.https://bauaelectric.com/vw/inside-volkswagen-meb-id3-battery-pack-html/
3.https://pushevs.com/2020/05/13/volkswagen-meb-details/
4.https://insideevs.com/news/387078/volkswagen-id3-battery-pack-in-brief/
5.https://secondlifestorage.com/index.php?threads/what-does-s-and-p-stand-for-what-is-xs-yp-or-xsyp-with-x-and-y-being-numeric-digits.6379/
来源:Batteryman Helps Batteryman
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