상자를 위한 전투

Dec 26, 2023

팩, 박스, 트레이라고 부르든 EV 배터리 셀을 감싸고 보호하는 구조와 이를 지원하는 전기 및 열 관리 하드웨어는 업계 최고의 하위 시스템 우선순위 중 하나입니다. 배터리 팩 최적화에는 다양한 제조 및 재료 선택, 대량 및 패키지 절충, 안전 조항, 구조 설계/엔지니어링 문제가 포함된다고 OEM 및 공급업체 전문가는 SAE Media에 말했습니다.

"배터리 팩을 차량에 볼트로 고정하시겠습니까, 아니면 차체 구조에 통합하시겠습니까?" Magna 글로벌 R&D 그룹의 차체 및 구조 담당 수석 부서 관리자인 Darren Womack에게 물었습니다. 그는 최근 분석가 회의에서 핫 스탬핑, 콜드 스탬핑, 롤 성형, 하이드로포밍, 주조 및 강철, 알루미늄, 복합재, 열가소성 수지 등 모두 팩 개발에서 "활발한 논의"를 불러일으키고 있다고 말했습니다.

OEM은 분명히 패키지 공간을 최적화하고 질량과 복잡성을 줄이기 위해 중복 구조를 제거하기를 원한다고 Womack은 말했습니다. EV 배터리를 주변 플랫폼에 통합하려면 다양한 구성이 필요합니다. 현재 BYD에서 생산 중인 셀-투-팩 설계는 중간 모듈 단계를 없애고 셀을 팩에 직접 배치합니다. 셀-섀시 기술은 배터리 셀을 차량 섀시, 전기 구동 및 열 관리와 통합합니다. 모든 배터리 구성 요소는 차체에 흰색으로 내장되어 있어 별도의 팩이 필요하지 않습니다.

Tesla 등이 조사한 이러한 설정에서 섀시 팬과 차량 측면 구조는 배터리의 바닥 플레이트와 측면의 두 배 역할을 합니다. 이 결합에서는 충격 무결성, 정확한 팩 조립 및 견고한 밀봉이 가장 중요합니다.

알루미늄 전문업체 노벨리스의 글로벌 자동차 전략 및 마케팅 이사인 마리오 그레코(Mario Greco)는 "각 OEM은 셀 폼 팩터, 배터리 크기, 차량 등의 기준에 따른 옵션 메뉴인 '플레이북'을 원할 것입니다."라고 설명했습니다. "배터리 인클로저에 대한 단일 솔루션은 모든 사람에게 적합하지 않습니다."

예를 들어, 대용량 솔루션은 스탬프가 찍힌 단일 부품 인클로저일 수 있습니다. 차량 아키텍처는 셀 대 팩 설계가 아닌 셀 대 섀시 설계에 적합하기 때문에 통합 냉각 구조가 포함될 수 있다고 그는 말했습니다. Greco는 "'스케이트보드'와 차세대 유니바디 아키텍처 사이의 수렴을 보게 될 것"이라고 말했습니다. "EV에 진출하고 있는 기존 OEM 업체들은 꽤 오랫동안 서비스를 제공하도록 설계된 완전히 새로운 유니바디 아키텍처를 보유하고 있기 때문입니다. 하는 동안."

Magna의 배터리 트레이 글로벌 수석 엔지니어인 Gregor Klement에 따르면 액체 냉각식 리튬 배터리 팩의 상당한 질량 부담에도 불구하고 EV 질량 감소 개선은 여전히 ​​가능하다고 합니다. "미래를 살펴보면, 경금속과 복합재가 모두 역할을 하면서 배터리가 차체에 점점 더 많이 통합되는 것을 볼 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. "Magna R&D는 셀-섀시 솔루션을 연구하고 있으며 고객도 비슷한 방향을 보고 있습니다. 중복된 구조 부품을 제거함으로써 무게와 비용을 크게 개선할 수 있는 기회를 봅니다." 그러나 그는 배터리 무게가 결코 완전히 상쇄되지는 않을 것이라고 생각합니다.

Cadillac의 슈퍼럭셔리 2024 Celestiq 프로그램 엔지니어링 관리자인 Jeremy Loveday는 차량 전기화가 아직 초기 단계에 있기 때문에 많은 EV 하위 시스템 개발이 중요한 경로에 있다고 말했습니다. 이 시나리오에서 Tier 1은 OEM 평가를 위한 근거리 및 장거리 솔루션을 모두 제공합니다. 2022년 후반에 공개된 DuPont의 3-in-1 배터리 박스 개념은 셀 냉각, 전기 상호 연결 및 구조 구성 요소를 통합하는 모듈형 설계의 새로운 예입니다. 하우징은 고온에 견딜 수 있는 나일론 기반 폴리아미드인 Zytel HTN으로 만들어졌습니다.

DuPont 이동성 및 재료 그룹의 배터리 재료 비즈니스 개발 리더인 Frank Billotto에 따르면 이 개념은 반직접 냉각(셀은 탭을 통해 냉각됨)과 전기 상호 연결을 통한 손쉬운 조립을 제공합니다. 그는 이 설계를 통해 배터리의 에너지 밀도를 높이고 차량 범위와 패키지 효율성을 향상시킬 수 있다고 말했습니다.