Der Batteriesatz ist eine Schlüsselkomponente von New-Energy-Fahrzeugen, integrierten Energiespeicherschränken und -containern. Er bildet durch die Gehäusehülle eine Energiequelle, liefert Strom für Elektrofahrzeuge und bietet Aufnahmekapazität für Energiespeicherschränke und -container. Dieser Artikel kombiniert tatsächliche technische Anforderungen und fasst die wichtigsten Punkte des Batteriepack-Profildesigns zusammen, indem er die mechanischen Festigkeits-, Sicherheits-, Wärmemanagement- und Leichtgewichtsanforderungen des Batteriepacks analysiert.

1-Designanforderungen für Batteriepackgehäuse

l Mechanische Festigkeit, Vibrationsfestigkeit und Schlagfestigkeit. Nach der Prüfung dürfen keine mechanischen Beschädigungen, Verformungen oder Lockerungen der Befestigung vorliegen und der Verriegelungsmechanismus darf nicht beschädigt sein.

l Versiegelung: Die Versiegelung des Akkupacks wirkt sich direkt auf die Betriebssicherheit des Akkusystems aus. Normalerweise muss die Schutzstufe IP67 erreicht werden, um sicherzustellen, dass der Akkupack versiegelt und wasserdicht ist.

l Bei der Konstruktion des Akkugehäuses muss die Wärmemanagementleistung berücksichtigt werden und durch eine entsprechende Wärmemanagementkonstruktion muss sichergestellt werden, dass der Akku in einem angemessenen Bereich arbeitet.

l Zur Montage und Befestigung muss das Gehäuse Platz für Typenschilder und Sicherheitshinweise bieten und ausreichend Platz und einen festen Untergrund für die Montage von Erfassungsleitungen, diversen Sensorelementen etc. vorhalten.

l Alle Verbindungselemente, Klemmen und elektrischen Kontakte mit unpolarer Basisisolierung müssen in ihrer Kombination die entsprechenden Schutzniveauanforderungen erfüllen.

l Leichtbau: Die Gewichtsreduzierung des Gehäuses ist von großer Bedeutung für die Verbesserung der Energiedichte des Akkupacks. Aluminiumlegierungen sind leicht und von hoher Qualität, was sie derzeit zur praktikabelsten Wahl macht. Der Gewichtsreduzierungsgrad kann durch geeignetes extremes Design in Kombination mit tatsächlichen Anwendungen verbessert werden.

l Haltbarkeit: Die Lebensdauer des Akkupackgehäuses darf nicht kürzer sein als die Lebensdauer des Gesamtprodukts. Während des Nutzungszyklus dürfen keine offensichtlichen plastischen Verformungen auftreten. Der Schutzgrad und die Isolationsleistung dürfen nicht beeinträchtigt werden. Die Struktur muss leicht zu warten sein, einschließlich der Anordnung der Typenschilder und Sicherheitszeichen sowie des Schutzes der Anschlüsse.

Abbildung 1 Typisches geschweißtes Batteriepackgehäuse aus Aluminiumlegierung

2-Typische Batteriepack-Gehäuselösung aus Aluminiumlegierung

Zu den häufig verwendeten Aluminiumlegierungen für Batteriegehäuse zählen 6061-T6, 6005A-T6 und 6063-T6 usw. Diese Materialien haben unterschiedliche Streckgrenzen und Zugfestigkeiten, um unterschiedliche strukturelle Anforderungen zu erfüllen. Die Festigkeit dieser Materialien beträgt: 6061-T6＞6005A-T6＞6063-T6.

Derzeit umfassen die Lösungen zum Formen von Batteriepackgehäusen das Schweißen von Aluminiumprofilen, das Gießen von Aluminiumlegierungen, das Gießen von Aluminium plus Profilaluminium, das Schweißen von gestanzten Aluminiumplatten usw. Das Schweißen von Aluminiumprofilen hat sich aufgrund seiner Flexibilität und einfachen Verarbeitung zur gängigen Wahl entwickelt. Wie in Abbildung 1 dargestellt, besteht das Gehäuse hauptsächlich aus einem Rahmen aus Aluminiumlegierungsprofilen und einer Bodenplatte aus Aluminiumlegierungsprofilen, die mithilfe von stranggepressten Profilen aus Aluminiumlegierung der Serie 6 geschweißt werden. Das Gießen von Aluminiumlegierungen gilt aufgrund seines vereinfachten Prozesses und seines Kostensenkungspotenzials als die zukünftige Entwicklungsrichtung.

3- Profilabschnittsdesign3- Profilabschnittsdesign

l Abschnittsgröße und Komplexität: Die Abschnittsgröße des Profils wird durch den umschriebenen Kreis gemessen. Je größer der umschriebene Kreis ist, desto höher ist der erforderliche Extrusionsdruck. Der Abschnitt des Profils besteht normalerweise aus mehreren Hohlräumen, um die strukturelle Steifigkeit und Festigkeit zu verbessern. Normalerweise weisen Rahmen, Mittelwand, Bodenplatte, Balken usw. unterschiedliche Abschnittsdesigns auf, um sich an unterschiedliche strukturelle und funktionale Anforderungen anzupassen.

Abbildung 2 Typischer Profilabschnitt aus Aluminiumlegierung

l Wandstärke von Aluminiumprofilen: Die minimale Wandstärke eines bestimmten Aluminiumprofils hängt vom Radius des umschreibenden Kreises, der Form und der Legierungszusammensetzung ab. Zum Beispiel beträgt die Wandstärke von 6063-Aluminiumlegierung 1 mm, während die von 6061-Aluminiumlegierung etwa 1,5 mm betragen muss. Bei gleichwertiger Querschnitts-Extrusionsschwierigkeit gilt: 6061-T6 > 6005A-T6 > 6063-T6. In der Konstruktion von Profilen für Batteriepacks wird für die Rahmenprofile normalerweise das Material 6061-T6 verwendet, dessen typischer Querschnitt aus mehreren Hohlräumen besteht, wobei die dünnste Wandstärke etwa 2 mm beträgt. Die Bodenplattenprofile bestehen ebenfalls aus mehreren Hohlräumen, das Material ist in der Regel 6061-T6 oder 6065A-T6, wobei die dünnste Wandstärke ebenfalls etwa 2 mm beträgt. Darüber hinaus wird in den Konstruktionslösungen für die tragenden Paletten und die integrierte Flüssigkeitskühlung der Bodenplatte in der Regel eine doppelseitige Struktur verwendet, wobei die Dicke der Bodenplatte normalerweise 10 mm beträgt und die Wandstärke sowie die Innenwände der Hohlräume etwa 2 mm betragen.

l Toleranz der Querschnittsmaße des Profils: Die Toleranz der Querschnittsmaße sollte basierend auf der Verarbeitungstoleranz des Aluminiumprofils, den Verwendungsbedingungen, der Schwierigkeit der Profilextrusion und der Form des Profils bestimmt werden. Bei einigen Aluminiumprofilen, die schwer zu extrudieren sind, kann die Form geändert oder die Verarbeitungstoleranz und die Maßtoleranz erhöht werden, um die Schwierigkeit der Extrusion zu verringern und Aluminiumprofilprodukte zu extrudieren, die den Anforderungen nahe kommen, und dann können sie neu geformt oder verarbeitet werden, um die Verwendungsanforderungen zu erfüllen.

Darüber hinaus müssen bei der Profilkonstruktion die spezifischen Anforderungen unterschiedlicher Schweißverfahren hinsichtlich Fugen, Nuten, Wandstärken etc. berücksichtigt werden.

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