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新能源汽车电池包结构发展历程盘点

电动新视界

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前言

我从2011年开始接触新能源汽车动力电池包的结构设计工作，做了两款样车的动力电池包项目，当时可以参考的资料特别少，基本都是自己摸索的。电池包初期的方案是布置在前舱+后备箱。结构件以钣金件为主，使用圆柱的18650三元锂电池，先设计成模组，模组就是少部分电池的集合体，方便整体排布和安装。

做电池的都要懂的概念是串联和并联，模组通常是一串多并的结构。电池串联是指电池首尾相联。即第一节电池的正极接第二节电池的负极，第二节电池的正极接第三节电池的负极依次类推。电池并联是指电池首首相联、尾尾相联。即所有电池的正极相联接，所有电池的负极相联接等。串联是为了达到电机的电压要求，电机的额定输入交流电压乘以1.414就是要求的电池包直流总电压，每个电池模组的电压乘以串数即是总电压。并联是为了保证同一时间的工作电流符合功率要求，电池单体允许通过的电流乘以模组的电池数量，就是系统的额定电流。每节电池的电量乘以电池包全部的电池数量就是电池包的总电量。

初期的车型都是沿用的乘用车底盘，电池包通常被布置在如下几个位置：

①原油箱位置；

②后备箱；

③中通道；

④前机舱；

⑤地板下。

经过多方试错之后，地板下装电池包方案成为目前的行业主流，下面我们通过当时披露的车型图片，感受一下动力电池包的“寻家之旅”。

首先出现的是油箱+后备箱组合

总结：

这个方案的缺点是轴荷分配不合理，前轻后重，影响整车操控性。后备箱被占用，影响乘客使用感受。后备箱电池散热不良，容易造成电池寿命衰减过快。

接下来是中通道+油箱组合

总结：

此设计通常用在前置后驱的高级轿车改制的纯电动汽车上，利用了原来的油箱和传动轴的闲置空间，轴荷分配相对合理，电量有一定的保证，散热效果更好（相比后备箱位置）。缺点是电池包异形，多靠钣金拼焊成形，加工制造和售后维修都相对困难，不利于工业化大批量生产和售后维护。

根据整车电量的要求，还有中通道+油箱+后备箱的电池包布置方案

总结：

这一时期的设计，以钣金件拼焊为主，多采用圆柱的18650三元锂电芯，多数以包外自然冷却为主，少数开发出了内部风冷系统。应用圆柱电芯配套液冷冷却系统的，特斯拉是最成功的一家，但效仿者寥寥，可能是太复杂了。下面两图为特斯拉布置方案。

这之后，方形电池和软包电池逐步完善，因安全系数高，冷却系统方便设计等因素，越来越受到市场的欢迎。与此同时，铝合金挤压件开始受到主流厂家的青睐，越来越多的应用在电池包框架等主要承载零件上。奥迪e-tron电池包就采用方形电芯和软包电芯等两种电池类型，如下图。

下面分享一下，地板下装电池包方案，宝马、大众的MEB、奥迪e-tron、保时捷、特斯拉等均广泛采用此布置方案。

下面分享一下奥迪e-tron、奔驰EQC、保时捷的电池包爆炸图，分析一下现阶段哪些技术手段是被广泛采用的，择其善者而从之。

奥迪e-tron电池包与车架之间的连接关系图▼

奥迪e-tron电池包铝挤压框架与车架安装的剖面图▼

奥迪e-tron整车冷却系统图，紫色为电池包冷却水道▼

奔驰EQC电池包爆炸图▼

保时捷电池包爆炸图▼

保时捷电池包系统散热图▼

总结：

通过几家大厂的方案拆解分析，我们发现铝合金挤压件拼焊框架已被广泛采用，轻量化水平进一步提高；冷却系统和电池包分腔体布置，提高系统安全性；软包电芯和方形电芯被广泛采用，圆柱电芯日益失宠；电池模组向标准化、模块化方向发展，以期达到系列化降本的目的。小编对此涉猎有限，诸多因素未能分析到位，还请海涵。

来源：电动新视界

汽车新能源铸造电机爆炸传动钣金

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首次发布时间：2023-06-13

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