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EV용 배터리 팩 쉘의 설계 및 개발 분석
2024.04.30 tony.liu@walmate.com

현재 신에너지 자동차 개발의 3대 중점인 안전성, 경량화, 신뢰성은 배터리 팩과 밀접하게 연관되어 있으며, 배터리 케이스는 배터리 시스템의 하중을 지탱하는 부품으로, 충돌 및 에너지 소비에 영향을 미칩니다. 배터리 팩은 물론 차량 전체에도 큰 영향을 미칩니다.

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신에너지 자동차 배터리 팩 구조


1.배터리 안전


신에너지 차량의 3전기 시스템의 핵심 구성 요소인 배터리 팩은 신에너지 차량의 주요 성능 지표에 직접적인 영향을 미치며, 배터리 팩의 안전성이 차량 전체의 신뢰성을 결정하는 경우가 많습니다.신에너지 자동차 배터리 팩은 충돌 시 큰 안전 위험을 초래합니다. 충돌 변형으로 인해 내부 배터리 모듈이 단락, 개방, 빈번한 가열, 폭발 등을 일으키고 배터리 팩 쉘의 충돌 방지 성능이 안전에 직접적인 영향을 미칩니다. 배터리 모듈의 섹스.

배터리 팩 안전 설계의 핵심은 충돌 시 배터리 팩의 손상 정도를 줄이는 것입니다. 따라서 차량의 충돌력 전달 경로를 최적화하고 배터리 팩 쉘의 보호 효과를 향상시키는 것이 설계의 핵심입니다.현재 시뮬레이션 기술은 배터리 팩 시뮬레이션 모델을 구축함으로써 충돌, 돌출, 충격, 낙하 등의 작업 조건에서 고장 모드를 예측하고 배터리 팩 쉘 구조 및 부품 크기를 체계적으로 최적화하여 다중 작업을 수행할 수 있습니다. -객관적인 배터리 팩 안전 평가를 최적화하여 보안을 강화했습니다.


2.경량 배터리 팩

고장력강, 초고강도강, 알루미늄합금, 복합재료의 적용은 신에너지 자동차의 경량화를 달성하기 위한 필수 연결고리입니다.

배터리 팩의 상부 케이스는 보호 및 지지용으로 사용되지 않고 밀봉 및 방진 용도로만 사용되기 때문에 상부 케이스는 주로 철판, 알루미늄 합금, 복합재료로 제작된다.배터리 팩의 하부 케이스는 주로 배터리 전체 질량을 운반하고 외부 충격에 저항하며 배터리 시스템의 배터리 모듈을 보호하는 역할을 합니다.배터리 팩 하부 케이스의 주요 준비 공정에는 압출 알루미늄 프로파일 + 용접 성형, 스탬핑 알루미늄 플레이트 + 용접 성형, 다이캐스트 알루미늄 + 주조 성형이 포함됩니다.현재 압출 알루미늄 프로파일 + 용접 성형은 스탬핑 알루미늄 하부 케이싱보다 준비가 덜 어렵고 다이캐스트 알루미늄 하부 케이싱보다 성형 크기가 크기 때문에 국내 기업에서 일반적으로 사용하는 하부 케이싱 제조 솔루션입니다.

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Battery Tray( Lower shell of battery pack)


신에너지 자동차 배터리 팩과 섀시는 서로 많이 겹치는 영역에 있기 때문에 섀시와 배터리 팩 구조의 통합과 최적화는 신에너지 자동차의 경량화를 위해 매우 중요합니다.

CTP 기술은 일반적으로 셀에서 모듈로 배터리 팩을 조립한 다음 중간 모듈 링크를 생략하고 모듈을 배터리 팩에 설치하고 셀을 배터리 팩에 직접 통합합니다. 차량의 구조적 구성요소. 차체 바닥 아래.CTP 기술은 배터리 팩의 공간 활용도와 에너지 밀도는 물론 배터리 팩의 전반적인 강성을 효과적으로 향상시킵니다.

CTC 기술은 CTP 기술의 고급 버전으로, 배터리 셀이 바닥 프레임에 직접 통합되어 있으며, 배터리 팩 쉘이 배터리 팩 상부 커버에 직접 연결되어 있습니다. 활용률은 63%에 이른다.

CTB 기술은 CTC를 개량한 버전으로, 빔 구조와 시트 지지부를 그대로 유지하고, 하단 플레이트 일부만 배터리 팩 상부 커버로 교체해 공간 활용도를 66%로 높였으며, 차체 구조는 더욱 개선됐다. 더욱 완벽하고 안전해졌습니다.


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배터리 팩 조립 모드


3.배터리 팩 신뢰성

배터리 팩 쉘의 서비스부터 피로 파손까지의 전체 과정은 다음과 같습니다. 반복 하중이 작용하면 쉘 표면에 미세한 균열이 나타나기 시작하고 국부적인 미세 피로 균열이 점차 확대되어 결국 부품에 순간적인 균열이 발생합니다. 골절 실패.특히, 배터리 팩 케이스의 연결 조인트는 피로 불량률이 높은 부위입니다.배터리 팩 쉘의 실험적 시뮬레이션과 최적화는 배터리 팩의 신뢰성 설계를 향상시키는 일반적인 방법이 되었습니다.

업계 요구 사항에 따라 배터리 팩 쉘의 밀봉은 IP6K7 수준에 도달해야 하며 일부 회사에서는 IP6K9K 수준에 도달해야 합니다.배터리 팩 쉘의 밀봉 길이는 일반적으로 최대 수 미터로 길고 밀봉 설계 구조가 작기 때문에 밀봉 성능에 특별한 주의를 기울여야 합니다.


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열 설계 및 경량화에 대한 기술과 정보를 정기적으로 업데이트하고 참고할 수 있도록 공유하겠습니다. Walmate에 관심을 가져주셔서 감사합니다.