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动力电池包热管理集成创新之路!

动力电池包热管理和箱体结构集成方案是动力电池系统结构与热管理结合的关键技术,同时承担结构承载、电池散热、水路密封多重功能,集成方案的选型直接影响PACK的快充性能、安全可靠性、轻量化水平以及制造成本。 随着动力电池技术方案的进化、迭代及创新,当前行业已形成铆钉连接集成、搅拌摩擦焊集成、FDS连接集成三大主流方案,不同工艺依托自身特性及成本应用于各车型。

铆钉连接集成方案

独立液冷板通过大量铆钉与箱体底部固定,冷板与箱体间涂覆密封结构胶进行密封。所用连接件均为拉铆螺母或抽芯铆钉等标准件,成本可控,配合对应拉铆工具即可生产,设备投入低,量产周期短。此外,该方案中冷板与箱体完全独立,可拆解维修,整体成本可控,主要适用于钣金箱体及辊压钢箱体结构。

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图1 铆钉连接集成

FDS热融自攻钉连接集成方案

FDS集成方案通过专用设备将热融自攻螺钉穿透冷板与箱体底板,利用高速摩擦使接触区域材料局部软化,实现螺钉攻丝与机械锁合。该方案需在箱体底板密封区域均匀涂布结构密封胶,对工艺要求严格,气密管控难度较高。由于FDS产线柔性较强,对场地及设备投入相对较少;同时对零部件和箱体尺寸公差要求较低,降低了零部件质量管控成本,支持多车型平台共线生产,量产节拍稳定,中、大规模量产具备一定的经济优势。

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图2&3 FDS热融自攻钉连接集成

搅拌摩擦焊(FSW)一体化集成方案

搅拌摩擦焊是当前铝型材电池包箱体的主流技术路线。其工艺方案是将冷板与箱体边框预装配,利用搅拌头沿拼接缝匀速行进,通过高速旋转摩擦产热使铝材达到塑性软化状态,实现材料熔合与冷板集成。该方案对冷板与箱体的配合尺寸要求较高,焊接前需保证配合间隙在较小公差范围内,同时大尺寸箱体需通过分段焊接、辅助工装等措施控制焊接变形。焊接所用搅拌头属易损件,需定期更换。该方案焊接强度高,焊缝密封性能优异,轻量化效果突出,适用于大尺寸电池包及热管理性能要求较高的车型。

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图4&5 搅拌摩擦焊(FSW)

零跑自研CTC集成冷板一体化技术方案

此外,零跑自研的CTC集成冷板一体化技术方案,通过结构设计创新,直接在箱体壳体上集成流道结构,从而省去了传统箱体总成中的独立液冷板,同时满足热管理性能及整车轻量化需求。该方案通过结构简化,在减少箱体零部件的同时,避免了传统箱体与独立冷板集成过程中存在的整包气密性风险,实现了整车减重需求与密封可靠性的提升。

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图6 零跑自研CTC集成冷板一体化

冷板与箱体各类集成方案在不同的产品都有应用,需要结合快充指标、产品定位、售后维修策略、量产成本综合选择不同的工艺路线;随着电池包的不断迭代,未来多工艺复合集成设计将成为主流,兼顾散热性能、安全可靠性、维修便利性和生产成本。

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