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1、2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） pridepower | 研发部 1 日产 Leaf 电池包的结构分析概述 5 月 12 日北汽新能源公司对日产 Leaf 纯电动车进行了拆解， 普莱德公司主要针对其 电池包进行了拆解。本人参与了过程，现针对 Leaf 电池包，从结构方面做如下总结： 一、整车与电池包的配合。 Leaf 电池包与 SAAB93 电池包采用了相同的悬挂形式，从下向上悬挂于汽车底盘的 下方。 由于电池包的外壳材料很薄，大约 1mm，所以，在电池包下侧另外增加了一层（三 块平铺）的塑胶
2、保护板，厚度大概在 3mm 左右。起到保护电池包底面的效果。保 护层通过结构件连接于电池包的下侧。 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） pridepower | 研发部 2 电池包的上方装有 MSD（手动维护装置） ，通过在车厢内地板上开孔，达到操 作便捷的目的。 二、电池包的结构分析。 Leaf 电池包外壳全部采用了冲压、点焊工艺。材料厚度较薄。采用上述工艺的 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） p
3、ridepower | 研发部 3 好处是显而易见的：1、较薄的材料可以明显减轻电池包外壳的重量；2、冲压可以 降低电池包的结构复杂程度，减少焊缝的产生，使得电池包的密封性及可靠性大幅 提高；3、在外壳上设计冲压出各种形状的突起，使得材料经过冷作硬化后，大幅提 高材料及结构的刚性。 另外，电池模组的布置也很科学，后段是一个密度较高的 24 节电芯模组。前 段的模组分列在电池包箱内的两端， 中间的位置为走线位置， 高压盒以及 MSD 在中 间位置，更便于走线。 （一） 、结构。 Leaf 电池包的横截面结构见下图示意： 除上盖与塑胶保护板是采用螺钉与箱体联接，其它结构件都是采用点焊工艺连 接成为
4、一个整体。 箱体内的所有结构件、 支撑件基本也全部采用了铸造、 冲压、 冲裁的工艺制造， 并用点焊连接于箱体之上。 电池包上盖 电池包底盒 支撑架（未画横梁） 电池包外圈 塑胶保护板 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） pridepower | 研发部 4 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） pridepower | 研发部 5 由于采用了冲压的制造工艺，使得结构件在设计上就减少了空间体积。例如， 箱
5、体支撑架（见下图） 。 冲压使得平薄的支撑架具有了足够的结构强度，加上冷作硬化的效果，与同样 工艺制造的横梁焊接在一起，就简化了结构并使其具有了足够的强度，支撑较大重 量的电池包。 支撑架 支撑架上的横梁 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） pridepower | 研发部 6 另外，电池包前后 端都设计成了圆弧形， 我想除了需要有足够的 尺寸来安装带锁紧机构 的总电源接插头，可能 在结构上应该也具有一 定增加强度的作用。如 右图。 （二）上盖。 上盖采用 0.8mm 钢板整体冲压成型。在尖角容易
6、出现缺陷的地方，采用单独冲 压并补焊在整体上盖的方法进行制造，并在所有焊缝处进行涂密封胶。另外，在上 盖的上部增设了四个泄压阀 （图中四个黑点） ， 其作用是电池包在箱体受撞击变形 （或 者是内部电池芯包产生异常）后，箱体内气压剧烈增加，此时泄压阀就能及时导出 箱体内气体，避免爆炸的产生。 其实，参考目前国内其他电池包厂家的设计，随着对电池包应用的逐渐熟悉， 减压阀已经越来越多地得到了应用。 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） pridepower | 研发部 7 电箱上盖的四周，点焊有四个用于搬
7、运的吊运结构件。 上表面满布的冲压突起，其作用就不再赘述。 总之，虽然厚度只有 0.8mm，但是由于设计合理，整个上盖给我们的印象是非 常结实， 搬运的过程中并没有因为重量轻就轻飘飘的感觉。 所有有焊接接口的地方， 也全部涂抹了密封胶，保证了密封效果。 （三）密封 Leaf 电池包的密封非常好，除了电池包的结构件只有少量几件，减少焊缝以利 于密封外，还主要表现在如下两个地方： 1、 所有焊接的地方，只要涉及内侧与外侧材料可能会漏气的可能，全部涂抹了密 封胶。见下图。 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。
8、 ） pridepower | 研发部 8 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） pridepower | 研发部 9 2、 电池箱体两处最大可能泄露的地方，一是 MSD 的连接部位，二是上下盖合盖的 接缝处，都采用了密封效果良好的硅橡胶材料。并且，为了达到更好的密封效 果，密封圈全部对截面进行了优化涉及，并采用了开模制作。尤其值得一提的 是，上下盖处的密封圈，采用了一体开模的制作工艺，估计模具的外形尺寸不 会小于电池包的尺寸。详见下图。 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的
9、结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） pridepower | 研发部 10 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） pridepower | 研发部 11 （四）BUSBAR. Leaf 的 busbar 采用的形式，与我公司的硬质 busbar 结构一致。材料为铜质表 面镀层，镀层材料不详，从亮度看似乎是镀铬。外面所有的绝缘层基本是用注塑件 制作了一个盒体，将 busbar 包裹于其中。小盒体有盖，盖上倒钩结构，扣上后不易 打开。见下图。 值得一提的是， 所有直
10、角busbar均有最大的倒圆半径。 例如上图最远端的busbar， 虽然小盒体在转弯处是直角的， 但内里的busbar却是倒圆的。 这样使得电流在busbar 内的流动方向更加合理。虽然我们的工程师都明白这个道理，但在设计 busbar 时可 能都忽略了这一点。示意图如下图： 最大半径倒圆 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） pridepower | 研发部 12 （五）电芯电极接线端 Leaf 电池包的每个模组极柱的接线端，根据每个模组的数量，专门注塑定制了 相应的接线盒，每个接线盒的形式与模组
11、是一一对应的。如果模组内电芯（2p2s） 数量改变，其接线盒就不能使用，除非数量是已有模组的整倍数，而且并列模组数 一致。例如，如果一个模组是 42（个电芯）的，那么改动后的模组就必须是 8 2、122，否则其原有电极接线盒就无法使用。 2011 年 5 月 18 日 日产日产 LEAF 电池包的结构分析概述电池包的结构分析概述杜军杜军 （内部保密资料，请勿传阅。 ） pridepower | 研发部 13 三、电芯结构分析。 因为未能对 Leaf 电芯进一步拆解，所以电芯内部结构无法得到更多的信息。 Leaf 电芯由四个软包电芯构成，2p2s。外观看，四个软包电芯被封装在一个铝 合金 （有可
12、能是薄钢板） 的盒体内， 盒盖与盒体采用折边滚压工艺， 使其难以拆解。 采用金属外壳，可能是为了保护软包电池为目的。 非常值得借鉴的是，每个电芯内有四个光孔。这四个孔可以使任意多个电芯能 够串在一起（结构上的串联，非电路串联） ，在两端使用螺母锁紧后，即可得到需要 数量的模组。更方便的是，可以将一段使用螺栓直接拧入固定位，来完成模组的固 定。总之，四个光孔看上去很简单，但能同时完成组成模组和固定模组的功能，设 计思路非常巧妙。 以上就是 Leaf 电池包结构上的一些特点。当然，还有一些其它方面的特点，比如所 有控制盒只有一个， 体积相当于我们的一个BMS； 比如所有的走线全部采用橙色警示色， 在电池包内相当醒目等等。另外，由于 Leaf 电动车是限制地区购车，所以其电池包内部 并没有加热、 散热功能的设计， 这样也大大简化了整个电池包的结构。 从这个角度上讲， 如果我们的电池包必须设计加热散热装置，那和 Leaf 电池包是没法比拟的。 Pridepower,R&D 杜军
