Aperçu de la batterie au lithium et du cadre
Un bloc-batterie au lithium se compose principalement d'un châssis de charge (châssis inférieur, châssis supérieur), d'une batterie au lithium, de composants de connexion haute tension (tels que des connecteurs haute tension), de composants de connexion basse tension (tels que des connecteurs basse tension), etc.
Le support de la batterie au lithium sert non seulement de support à divers composants, mais fait également office de “ pont ” reliant l'ensemble du véhicule. La batterie au lithium est assemblée sur le véhicule grâce à la structure de montage de ce support.
Afin de faciliter l'installation et la maintenance, le châssis porteur est généralement divisé en un châssis supérieur et un châssis inférieur. Le châssis inférieur supporte principalement les composants et la plus grande partie du poids du système de batterie ; le châssis supérieur joue généralement un rôle de protection et a des exigences de charge moindres ;
Conception du cadre inférieur
En tant que principal élément porteur du système de batterie, le châssis inférieur est relativement complexe à concevoir. De nombreux facteurs entrent en ligne de compte lors de sa conception, notamment la résistance mécanique, l'étanchéité, la résistance à la corrosion et le poids. Actuellement, les procédés de fabrication des châssis inférieurs utilisés dans les systèmes de batteries comprennent le travail de la tôle, l'emboutissage à froid, le moulage par extrusion et le moulage sous pression.
(1) Conception basée sur l'enveloppe du véhicule et le processus de batterie au lithium
Différents types et procédés de fabrication de batteries au lithium conviennent à différents schémas de conception de châssis.
L'agencement des batteries est réalisé en fonction du type de batterie sélectionné et de son processus de fabrication. La disposition des batteries dans le cadre est appelée technologie de groupement. Les avantages et les inconvénients de cette technique, ainsi que la conformité du cadre aux normes, sont des indicateurs importants. L'efficacité du groupement correspond au rapport entre le poids et l'espace utile des batteries. Plus ce rapport est élevé, meilleure est l'efficacité du groupement.
La conception du châssis de la batterie doit prendre en compte la disposition, la fixation et la gestion thermique de la batterie dans le châssis.
Les piles prismatiques sont principalement disposées verticalement le long de la hauteur.
Il existe deux principaux modes de fixation : la fixation par support, qui est la solution modulaire traditionnelle, et la fixation sans support, telle que la solution CTP (Cell to Pack), dans laquelle la cellule de batterie est fixée directement au cadre avec de la colle.
(2) Conception basée sur la densité de puissance et d'énergie
L'agencement des batteries est réalisé en fonction de la puissance et de la tension requises par le véhicule. Cette étape permet de réaliser une première décomposition dimensionnelle, de l'enveloppe à la batterie. En fonction du type de batterie et de ses dimensions, on peut estimer sa densité énergétique, sa densité volumique, etc. Le choix et l'agencement des composants sont ensuite vérifiés afin de confirmer leur conformité avec les technologies actuelles du secteur.
Les différents systèmes de batteries ont des plateformes de tension différentes, et le nombre de batteries à regrouper dans le système sera également différent.
Conception du cadre supérieur
Le cadre supérieur, en collaboration avec le cadre inférieur, forme un espace clos protégeant les composants internes. Le choix du matériau du cadre supérieur repose principalement sur son adaptabilité environnementale, notamment sa résistance aux hautes températures et à la corrosion, ainsi que sur sa robustesse, afin de répondre aux exigences de résistance structurelle du système de batterie. Actuellement, les matériaux principalement utilisés sont la tôle et les matériaux composites.
Avec la promotion et l'application de la solution CTC, le cadre supérieur sera également intégré au châssis du véhicule.
Autres conceptions auxiliaires
(1) Conception de l'étanchéité
La jonction entre les cadres supérieur et inférieur doit être étanche pour assurer l'étanchéité à l'eau et à la poussière.
(2) Conception d'équilibre de la pression d'air
Il existe une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du cadre étanche, influencée par la température, l'altitude, etc. Une différence de pression excessive exerce une force supplémentaire sur le cadre, altère sa structure et peut même provoquer son explosion. Des dispositifs tels que des soupapes d'équilibrage de pression ou des valves de ventilation sont souvent utilisés pour compenser ces différences de pression interne et externe.
Une autre fonction de la conception à équilibrage de pression d'air est d'assurer une libération d'air opportune.
(3) Conception de la gestion thermique
(4) Conception de sécurité
La conception du cadre doit également prendre en compte les dispositifs de sécurité correspondants, tels que la protection contre les chocs électriques, la protection contre l'extrusion, la protection contre les collisions, la protection contre l'emballement thermique, etc.
(5) Conception des raccords haute et basse pression
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