Битва за коробку

Назовете ли вы их упаковками, коробками или лотками, конструкции, которые окружают и защищают аккумуляторные элементы электромобилей, а также поддерживающее их оборудование для электрического и терморегулирования, являются одними из главных приоритетов подсистем в отрасли. Оптимизация аккумуляторной батареи включает в себя множество вариантов производства и материалов, компромиссы по массе и упаковке, меры безопасности, а также проблемы структурного проектирования и проектирования, рассказали SAE Media эксперты OEM и поставщиков.

«Вы хотите, чтобы аккумуляторная батарея была прикреплена к автомобилю болтами или интегрирована в конструкцию кузова?» - спросил Даррен Вомак, старший менеджер отдела кузовов и конструкций глобальной группы исследований и разработок Magna. Горячая штамповка, холодная штамповка, профилирование, гидроформовка, литье стали, алюминия, композитов и термопластов — все это вызывает «живые дискуссии» в разработке упаковки, сказал он на недавней встрече аналитиков.

OEM-производители явно хотят устранить избыточную структуру, чтобы оптимизировать пространство корпуса и уменьшить массу и сложность, сказал Вомак. Интеграция аккумулятора электромобиля в окружающую его платформу включает в себя различные конфигурации. Конструкция «от ячейки к упаковке», которая в настоящее время разрабатывается в BYD, исключает стадию промежуточного модуля и помещает элементы непосредственно в упаковку. Технология «ячейка-шасси» объединяет аккумуляторную ячейку с шасси автомобиля, электроприводом и системой управления температурой. Все компоненты аккумулятора размещены в корпусе автомобиля белого цвета, что исключает необходимость использования отдельной упаковки.

В таких установках, которые исследуют Тесла и другие, поддон шасси и боковая конструкция автомобиля одновременно выполняют функцию нижней пластины и боковин аккумулятора. В этом союзе первостепенное значение имеют ударная прочность, точная сборка упаковки и надежное уплотнение.

«Каждому OEM-производителю понадобится «сборник правил» — меню опций, основанное на их критериях, включая форм-фактор элемента, размер батареи и транспортное средство», — объяснил Марио Греко, директор по стратегии и маркетингу Global Automotive из компании Novelis, специализирующейся на алюминии. «Ни одно решение для аккумуляторных шкафов не подойдет всем».

Например, решение для больших объемов может представлять собой штампованный цельный корпус. По его словам, он может включать в себя интегрированную структуру охлаждения, поскольку архитектура автомобиля позволяет использовать конструкцию «ячейка-шасси», а не «ячейку-пакет». «Я думаю, мы увидим конвергенцию между «скейтбордом» и цельной архитектурой следующего поколения, — сказал Греко, — потому что у OEM-производителей, которые выходят на рынок электромобилей, есть совершенно новые цельные архитектуры, которые предназначены для того, чтобы служить им довольно долгое время. пока."

По словам Грегора Клемента, глобального главного инженера Battery Trays в Magna, несмотря на значительную массовую нагрузку, связанную с литиевыми аккумуляторными батареями с жидкостным охлаждением, снижение массы электромобилей все еще возможно. «Глядя в будущее, мы видим все большую интеграцию аккумулятора в кузов автомобиля», — сказал он, при этом определенную роль играют как легкие металлы, так и композиты. «Научно-исследовательский отдел компании Magna работает над решениями «от ячейки к шасси», и мы видим, что клиенты смотрят в том же направлении. Устранив избыточные детали конструкции, мы видим возможность значительного снижения веса и стоимости». Но он считает, что вес батареи, скорее всего, никогда не будет полностью компенсирован.

Поскольку электрификация автомобилей все еще находится на зачаточном этапе, разработка многих подсистем электромобилей находится на критическом пути, сказал Джереми Лавдей, менеджер по разработке программы суперроскошного Cadillac Celestiq 2024 года. В этом сценарии компании уровня 1 предлагают как ближние, так и долгосрочные решения для оценки OEM. Концепция аккумуляторного ящика DuPont «3-в-1», представленная в конце 2022 года, представляет собой новый пример модульной конструкции, объединяющей охлаждение элементов, электрические соединения и структурные компоненты. Его корпус изготовлен из Zytel HTN, полиамида на основе нейлона, устойчивого к высоким температурам.

По словам Фрэнка Биллотто, руководителя отдела развития бизнеса по производству аккумуляторных материалов в группе DuPont по мобильности и материалам, эта концепция обеспечивает полупрямое охлаждение (элементы охлаждаются через выступы) и легкую сборку посредством электрических соединений. Он сказал, что эта конструкция позволяет использовать батареи с большей плотностью энергии, увеличивая запас хода автомобиля и эффективность упаковки.