Gestamp新能源动力电池盒箱体的研究与开发——海斯坦普研发中心 高东洲

   日期:2019-08-19     来源:汽车材料网    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
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核心提示:由中国汽车材料网主办的“2019(第四届)新能源汽车轻量化技术研讨会”于7月25—26日在南京圆满召开,现场邀请海斯坦普研发中心 高东洲 针对Gestamp新能源动力电池盒箱体的研究与开发做报告分享
   【中国汽车材料网】由中国汽车材料网主办的“2019(第四届)新能源汽车轻量化技术研讨会”于7月25—26日在南京圆满召开,现场邀请海斯坦普研发中心 高东洲 针对Gestamp新能源动力电池盒箱体的研究与开发做报告分享。(以下文章为小编现场速记内容整理,未经本人审核)
  
  演讲人:海斯坦普研发中心 高东洲
  
  演讲主题:Gestamp新能源动力电池盒箱体的研究与开发
  微信截图_20190819104646
  大家好,我今天给大家带来的是海斯坦普关于新能源动力电池盒箱体的研究与开发的课题。首先跟大家说一下电动车的背景,其实电动车比传统车还要早一些出现,只是当时并没有引起太大的关注,那时候燃油车也还没出现。
  
  在1873年时,英国人戴维森研制一台可充电并且可以商业化的电动车,这个电动车它比传统意义上的燃油车还要早十几年,但是后来因为续航里程等短板,燃油车轻松的把电动车取代。上世纪90年代,美国加州提出最初的零排放政策要求,那个时期的各大主机厂开始开发电动车,通用汽车在1996年推出了第一辆电动汽车,当时它的最大的续航里程是200公里,可以说这款车型的某些方面比目前开发的电动车还要优秀。
  
  日本的聆风,2010年12月底开始上市,到今年的三月份总销量超过了40万辆,更传奇的是累计40亿里程,无重大失误。我们简单了解一下它的电池是什么样,首先当时它的电池容量也不是很大,当时的标准(JC08)也是最严格的。它的电池包2010年到2019年一直是这个电池包,重量在大概140公斤左右,这款车全部是通过电池包来保护它的电池。
  
  从它的车身结构来看,整个车身的电池盒安装附近采用的全部是高强钢。虽然这个车很小,但它很舍得用料,它的电池包全部是由整个车身结构来保护,在碰撞的时电池包丝毫没受到影响。接下来我们对比一下特斯拉Model 3和特斯拉Model S,特斯拉Model S到特斯拉Model 3,它的电池包的重量减了很多。我们对其进行解剖发现,电池包的重量从125公斤减重到53公斤(数据可能有±2公斤的误差),电池包从结构式的设计到无结构的设计,也就是说通过车身的结构去保护电池盒,但是它的续航里程没有丝毫的减小,反而增加了。我们再对比下这两个电池的大小,Model 3的电池明显小于Model S的电池,但是它的续航里程没有发生改变,它的安全性也没有发生改变。由此看出电池盒不是独立的结构,它是一个复杂的整体结构构成的,它的安全性能也不是仅仅靠自身的性能来决定的。
  
  在这里跟大家在分享电动车开发的几个小故事,首先就是腾势,它是我们中国第一个正向开发的电动车,也是第一款使用全铝电池包的电动车。我也有幸,一同参与了这个电池包的设计与量产,但是这个电池包就目前来看,很多人会觉得比较蠢,重量也在100多公斤,续航里程也不是很大。因为当时中国并没有电池包单体能量密度的要求,它的设计完全采用最低的标准,在挤压力的测试下它的表现也不好,从目前主机厂的要求来看是不合格的。
  
  第二款也是一款比较有代表意义的车型——雷诺ZOE,它是第一款搅拌摩擦焊技术真正应用在电动车的车型,但是提到这款车的设计时,摩擦焊技术只应用在边梁和底板方面,只是很简答的搭接,而且当时的搅拌头特别长,也是经过了很多次的反复测试。
  
  目前海斯坦普实际模拟了一款车,用作所有的产品开发,在模拟的裸车中搭载测量它的可行性。此外我们还模拟样车开发,根据不同的车型开发三款车型,一款是小型车,另外一款是A级B级车,最后是C级D级以及SUV车型。我们针对不同的车型,把它区分为BEV及PHEV,搭载不同电池包设计去验证它的机械性能等。
  
  针对电池包方面,传统的燃油车再到全新的电动车之后的变化,整车的重量增加了大概300-500公斤,车辆安全感,从原先的单纯的人员保护到现在的人员保护及电池包的保护,使得它的设计要求加大,车企及每个工厂的责任也更大,更多的研发人员投入到设计中。目前市场上电池包归为两类,一类是无结构式电池包,例如刚刚提到的特斯拉Model 3,电池包的安全是由车身结构来保护,通过提供强硬的车身结构来保护电池盒的安全,当然前提是电池盒自身是满足国标的要求。第二类结构式电池包,主要是应对更长续航里程,因为电池本身结构很大,在这种情况下,如果在车身上再安装过多的保护膜,就会存在更多的安全问题,所以在这种情况下电池盒自身具有防控性能。关于结构式的电池包安全测试的仿真,一般情况下我们会对电池包进行碰撞挤压,模态、以及加速冲击等测试。我们测试的基本上都是小型车型,因为A0级车它的布置空间更紧凑,它的安全空间会更小。
  
  无结构设计的电池包,它的安全性能是由车身结构来保护,当然我们会结合自己现有的热成型技术,在前期设计时推荐给客户技术方面的支持,例如涉及车身的底部设计采用铝合金和高强度的设计方案,来保护电池壳体,在整个工艺流程后,零件数量不变,但是安全性能会得到提升。
  
  我们主要致力于去开发一些平台化电池盒,一些新兴的新能源企业,新能源车的起步都是基于传统车的基础改良,所以它们的电池包都有共同的特点,比如说形状的不规则,这种电池盒最大的缺点就是很难被平台化,所以我们也是希望能够加入了市场,共同开发一些平台化的品牌电动车。例如我们在做的铸铝电池盒箱体,目前还没有被大范围的应用,它不是整体式的,是分段式的。因为铸铝的铸造工艺有一个局限性,可能会导致材料和性能的不均匀,不太建议用整体式的形式。此外我们一直在开发一款轴距式的平台化建设,它根据车型平台的不同,比如说B级车和C级车,根据轴距,我们会相应设计不同的车体,当然这个车体设计肯定是基于前期已平台化轴距的定义,配套去设计电池盒。在电池盒设计时我们也在研发过程中遇到很多问题,比如电池的模块怎么去把它连接起来,因为它是分舱式的,目前我们也在寻求一些供应商的技术支持。比如说它的电路系统,怎么去搭接每个舱,这也是目前我们遇到的一些难题。
  
  接下来给大家介绍一下我们的展件。它集成了现有的一些连接技术,如激光焊。此外也加了几个比较新颖的工艺,比如说我们用到的铝合金点焊。
  
  海斯坦普目前在电池盒方面取得一些成绩,海斯坦普已经拿到了八个项目,就在最近,我们也拿到保时捷电池盒项目。我们现在正在生产的三个车型,包括是尼桑,雷诺三星以及捷豹路虎。
  
  目前希望这个阶段,能够让更多的供应商及主机厂共同配合,生产出更安全的电动车。
 
连接技术 新能源
 
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