今年1月,奥迪的《机动车辆的牵引
电池》专利公布,这个
电池系统有点像是PPE平台的电池方案设计,我们从这个专利里面可以解读出PPE在之前的E-tron跟MEB平台设计的差异性——这套电池设计的高度是比较矮的,是适用于轿车的面向高端化的设计构思。
图1 专利描述
1) PPE模组结构
在下面的示意图中,展示了八个电池模块(模块壳体)和(14)八个可弹性变形的元件。这个8个壳体往下细翻,可以看出PPE的模组设计方案,是建立在MEB的590基础上的,这里设计的思路,是使用两个横向分割长度的模组,形成一个一体化结构的长模组设计,长模组之间含有中间隔板,将模组分为前后两个部分。用专利的说法是,电池长模组包含了下面的长模组壳体,主要包含两个对置的第一侧板(长边,我们通常成为侧板) 和两个对置的第二端板(窄边),这两个板相拧接。
图2 PPE的模组方案
现实来说,这个有点像之前蜂巢展示的一个长条的CTP方案,如下图所示,这两个在结构上比较相似。为了保证足够的压力,这里中间还是放置了隔板,可以兼容原有的软包和方壳电芯的方案。也就是说,在这里两种不同的电芯放进去以后通过分隔板之后形成一体化,中间可以做电气分割,也可以直接进行串联,然后像下图蜂巢那样做的长模组直接进行连接点的串联,以保证电气连接的简洁性。
专利的说法:侧壁21a、21b(软包的排布)和中间壁30(方壳的排布)尤其用于接收所谓的膨胀力,该膨胀力作为由电池模块的体积变化而导致的力,应对在对电池模块充电和放电时能够形成这样的体积变化。
图3 蜂巢的CTP展示效果
在这个里面,有个很重要的特征,是模块壳体的底板,是把冷却板直接集成在这个里面,所以在两个对置的窄边上侧壁伸出冷却剂,这是考虑结构的简洁性,把电池的冷却板集成在底板上。这块板由上下两部分拼接而成,通过两边和中间的接合,构造出了冷却液流道,如下图,由一端进,另一端出。
专利的说法备注:相应的模块壳体的底壁具有上板和下板,上板和下板在第一区段上彼此贴靠并且在彼此连接,并且其中所述上板和下板在第二区段上是彼此间隔开的,同时形成冷却通道。
图4 模组的冷却结构
2) 从模组的角度看问题
在这个方案里面,我们能看到对于Pack的简化,把原来390&590的模组进一步强化,奥迪工程师的想法就是把模组变大,使得它具备通用性而且能够吸收相当的一部分Pack的功能,而Pack的外围就只有弹性保护、底板、外框和四周的壳体。可以说这里Pack倒是非常简化,模组做完以后就能够十分简单的把保护件搭起来。严格来说,把保护的那部分放在车上,特别是外框集成底盘,这个路子也是走得通的,相比CTP有两个显著优点——兼容软包和方壳,也同时把Pack简化了,而且能把一部分的结构设计在车里面。
图5 PPE电池系统的整体结构
小结:
相比MEB,可以看到PPE的电池设计还是费了很多的心思,也是努力在降低成本,尽可能把Pack的组装和设计简单化。这个电池设计的好处是模组之间相互独立,能拆,而且长模组前后两部分也可以分断,一定程度上使得维修的可行性和便利性更好一些,我认为这套设计还是很出彩的。
作者简介:朱玉龙,资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师,目前从事新能源汽车电子化工作,10年以上的新能源汽车专业从业经验,在电池系统、充电系统和电子电气架构方面有较深的认识和实践。
(责任编辑:子蕊)