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2020年12月10日 | Volvo SPA2 电池设计的一些细节
2020-12-10 来源：《汽车电子瞭望台》
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。
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史海拾趣
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