找到一篇有关 SPA2 的电池系统外壳设计优化的论文,里面有关 SPA2 平台也就是我们看到极星 2 的电池系统的设计的细节。在本文中也是为了做一些补充,从当下的角度来看,参考的意义并不大。由于这篇论文主要分两部分,一部分是背景介绍,然后聚焦到采用不同的材料实现轻量化的路径,我也想分为两部分来做一些整理。

 

SPA2 的平台 SPA2 的 BEV 平台,是 Volvo 基于 SPA 的架构上魔改出来的,如下所示,电池系统是在之前 SPA2 的 PHEV 电池空间中间布局基础上做了很多的修改。电池内部的主体结构主要包括电池壳体、冷却系统、自动断开单元、母线排、电池模组和电池上盖。

 

 

图 1 SPA2 电池平台的基本结构

 

如图 2 所示,从这个角度能把整体的部件结构分清楚,和目前往大模组(长模组结构或者是双排大模组)和 CTP 相比,由于模组的分散性,对应的 BMS 的采样线、铜排设计和水冷板设计都相对比较复杂。

 

图 2 SPA2 电池分解试图

 

如下如所示,基于小模组的设计的铜排+高压线的连接,一个是需要根据模组的间距配置不同的连接,里面可能用到不同的部件,从数量和复杂度来看在之前的设计中是很难规避的,从总的成本可能在 600 的基数,过渡到大模组可以实现 1/3 左右的成本,很大一部分是被模组内的铝排设计所替代 .

 

图 3 SPA2 的铜排和高压线连接设计

 

在之前 Polestar 2 的模组是以软包电芯的形式发布的,如下图所示,在中国的版本中采用的方壳电池,12 颗电芯组成一个模组,然后每 3 颗电芯配置一个缓冲的泡棉。

 

图 4 SPA2 电池系统的方壳模组设计

 

在电池系统里面,BDU 的设计和之前是比较相似的,为了节约高度和连接设计,主接触器都躺下来,分快充、前驱和后驱来配置熔丝,并且为主要的辅助供电路径也使用了高压继电器。

 

图 5 SPA2 电池系统的 BDU 设计

 

采用叠起来的模组设计,需要仔细地考虑二层模组的散热和固定,在这里面延续我们比较熟悉的导热垫的设计方法,如下图所示为电池系统配置散热系统,这里存在多块不一样的导热板,也客观增加了成本。

 

图 6 SPA2 电池的冷却板

 

最后一部分是这个电池托盘的设计,整个托盘包含横梁(保护电池模块免受侧向方向的碰撞载荷),9 个底板(保护电池免受底部方向侵入),门槛梁位于托盘托盘的左右两端(承受横向碰撞载荷)和铸件(托盘的前后两侧,承受汽车前后方向的碰撞载荷)。

 

图 7 SPA2 电池的托盘

 

后续的托盘材料优化和选择,主要是根据以下的侧柱碰的最坏情况来分析的。

 

图 8 侧柱碰下的托盘保护结构

 

小结:这是一份资料性的总结,供各位读者参考,从这个电池系统的设计来看,是没考虑热失控方面的内容的。