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2018年02月26日 | 我的动力电池系统设计：结构“三 + 6”模式
2018-02-26 来源：eefocus
平工还是很努力的^_^，假期也是在上海过的，撰写文章如下，供各位参考
前言
在新能源、智能化高速发展的今天，车已经从单纯的交通工具，逐步成为一种全新的生活方式。既然技术让生活变得多彩，对车产品“设计”的目标和要求，就不能墨守成规，停滞不前，需要不断的调整和创新。
动力电池系统是新能源车辆的核心部分。系统结构，又是保障其功能完整性、安全性的重要环节。从近几年全球产品分析来看，结构设计，发展非常迅速并趋于成熟。也不乏精品出现，技术达到炉火纯青。
我通过多年系统集成设计，也在不断摸索和总结。逐渐形成用于自己设计工作的一套方法：结构“三+6”设计模式。并在多个项目中应用。取得不错的效果。当然了，随着认识的提高，还在不断的总结和扩展。
本文重点介绍电池系统 “三”大结构安全性设计，并通过leaf 经典案例，把 “三+6”思想贯穿起来，便于理解。
“三+6”模式是什么：从字面不难理解：“三”代表大结构；“6”代表功能单元小结构。主要是对电池系统众多不同功能结构和功能特点重新梳理和定义。突出其设计要点。
“三+6”模式优点：让设计“有的放矢”。让功能设计“更完整”。
“三+6”模式，让需要“强”的地方更强：例如框架的功能安全设计。功能完整性：例如电池系统壳体设计发展，从单纯的“箱子”简单结构形式，向融合了多种特性元素的“先进壳体”进步。
“三 + 6”模式特点：理解关联性，细分“大”结构，强化“小”结构。
下面是leaf结构爆炸图，结构单元的复杂性可见一斑。同时，结构元素关联性又非常强，内框架结构不仅仅要兼顾对模组的承重，还要考虑安全特性设计、支架特性设计等。所以，需要把大结构元素提炼出来，重点设计。再如IP小结构，看似小结构需求，但其设计难度很大。不单单是胶条的设计，还有多层密封结构，其密封精髓“冗余”设计（就是内护板的“牙边”结构）、“压缩量”密封本质，非常有特色。更需要强化设计。总之，结构关系千丝万缕。需要把这些结构特性因素区分和归纳，突出其主要特点，兼顾其它特性。接下来，就一些结构“点”设计，进一步展开和分析：
1） 框架结构：是最重要的“三”大结构设计灵魂，重点在“安全”
在我们早期新能源车设计中，很多是在现有车身改制而成。并非正向设计。电池系统与车身结构被动配合，系统结构也多采用了“箱子”结构设计（也是简单设计的代名词）。通过一定厚度钢板折弯、拼焊就完成了设计。承重功能主要依靠“厚度”解决。加上仿真也不充分，导致电池系统箱体出现开裂、支架断裂。这种结构功能设计模糊，承重、加强、防护、等诸多功能于集于一体。很难做到安全。功能完整性也得不到保障。
“三”大结构，框架结构设计不同，功能定义非常明确。例如，内框架主要任务是完成模组的承载，例如可以采用1.5mm、1.8mm 中高强钢完成；外框架结构，类似于内框架设计要求，只不过它的作用是对系统的承载，通过支架，完成和车身的装配结合；防护面板（含下壳体防护面板、上盖板），下壳体防护板，在内、外框架之间，没有承载作用，只是完成对系统的防护和封闭。这时候，因为不承担重量，板材可以做的很薄，leaf 板材厚度实测0.7mm（磨漆后）。大大减轻了系统结构重量。其上盖板尽管板材薄，但感觉没有变形，强度很好。这就是通过设计达到的目标。
在轻量化方面，我们做过一个计算（以约1500×1200×45mm包络结构），采用框架结构设计后，减重可以达到约20%，更重要的是“安全性”通过结构设计而加强。真正让设计“有的放矢”。
（图示有色部分为内/外框架，白色为防护板）
史海拾趣
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