革新型的轻量化开发 ——轻量化整体解决方案之道

 

革新型的轻量化开发轻量化整体解决方案之道前言纯电动汽车每减少1Kg,整车就可以少装0.021KWh容量(续航...

革新型的轻量化开发

轻量化整体解决方案之道
前言



纯电动汽车每减少1Kg,整车就可以少装0.021KWh容量(续航250Km的电池),整备减100Kg,可以增加续航里程10%,节约电池成本约15%-20%。可以说相对于传统燃油车,新能源汽车更迫切地需求轻量化。

2016年12月29日四部委联合出台的《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》正式将补贴标准与电池包 “重量比能量”挂钩:





而2018年客车补贴标准为:





不难看出,补贴迅速退坡,而对于系统比能量的要求则显著提升。要在短时间内提升系统比能量,提升电芯单体能量密度难度较大,所以PACK轻量化成为了最佳选项。

不少开发人员认为PACK轻量化核心就在于电池箱体减重,而电池箱体减重无非就是更换材料,减薄壁厚。于是全铝箱体、SMC复合材料箱体等各种新型箱体方案应接不暇。最终不是比谁更安全,而是比谁更轻……那我们就要思考一个问题:如果是后补贴时代,不再参考系统比能量给予补贴,还会牺牲安全性想尽一切办法做更轻的箱体吗?

合理的PACK轻量化应该从整个系统层面出发,做一体式轻量化设计,目标是配合整车的轻量化,如下图所示:



1
电芯层面:

单体电芯“尽可能”做大。我们看到Tesla电芯由18650切换为21700;方形电芯尺寸也在不断增加,铝壳变薄(镁铝);软包电芯单体也有做大的趋势。
2
模组层面:

标准模组实现一体化设计,集成更多的部件功能。如将热管理、信号采集等高度集成式设计;模组本身结构作为PACK结构的一个构成部分等设计方案。
3
箱体层面:

箱体的拓扑优化和仿真验证先行。在正向开发的初期,利用仿真技术,及早进行结构优化(如拓扑)和设计验证;在开发后期,仿真结合实际测试来确定最终的方案。
4
系统层面:

电池包与底盘一体化设计。在此,主要是避免过度防护,整车应协同实现轻量化,尽量避免传统车底盘改电动车的方向。

由此可见,单纯减重电池箱体对整车的轻量化实际上作用非常有限,电池箱只是整个轻量化方案中的很小的一部分。

以上是从整个轻量化PACK系统性、顶层地来考虑其轻量化方案,除了一体式轻量化设计以外,也必须要突破常见的成型工艺。对于此,利用最新的搅拌摩擦焊技术将给PACK轻量化开发带来了全新的解决思路。



相比于其他的成型工艺技术,搅拌摩擦焊拥有诸多优势,这里不一一累述,重点对以下问题进行探讨:

1
一体式底盘

因为宝马、比亚迪等主流电动车使用,乘用车铝挤搅拌摩擦焊电池箱(托盘)风靡一时,但经过比对,单纯铝挤搅拌摩擦焊电池箱减重优势并不十分明显。其实综合考量是因为这些车企设计了底盘一体式承重电池箱,并不是单纯考虑电池箱体减重,箱体本身作为底盘结构的一部分,所以综合来说整备减重明显,但电池箱可能反而不减重。
2
全铝车身

在全铝车身连接领域,使用搅拌摩擦焊点焊技术可以替代专用铆钉铆接,使得整备质量及制造成本明显下降。
3
一体式电池箱

传统电池包液冷方案需要使用大量独立的水冷板,这无疑增加了系统重量,而铝挤搅拌摩擦焊的应用使得集成水冷板的一体式电池箱成为可能,这将大大减少系统重量,使得系统轻量化水平得到显著提升。
4
轻量化电连接

在PACK及整车电连接领域,因为铜铝搅拌摩擦焊拥有内阻极低、连接强度高等诸多优于传统激光焊接、超声焊接的性能,使得低成本、轻量化的铝排替代铜排成为大趋势。

从以上可以看出,一体式的轻量化设计结合搅拌摩擦焊的应用,能够为电动汽车的轻量化提供一个全新的、切实可行的解决方案。从目前已应用的实际产品案例来看,在实现“轻量”的基础上,也可以达到降本提质的效果。本月4月21日,在苏州科尼普的公司战略转型发布会上,其总经理苗东方将会携数位行业技术专家,对一体式轻量化设计的具体关键技术、以及实施案例经验进行深入探讨和分享。
结语

轻量化是一个系统工程和系统的过程,需要从整车一体式轻量化角度设计和布局,引入虚拟仿真无样件研发过程,使用先进制造工艺和特种装备,结合实际试验验证,协同实现轻量化,最终达到节能降本的目的。单纯从PACK或电池箱体减重来思考轻量化,显得过于片面,难免陷入“难以再降”的困境,也并不是新能源汽车轻量化的初衷。


发布会详情请点击“阅读原文”


    关注 微型电动车


微信扫一扫关注公众号

0 个评论

要回复文章请先登录注册