拆解探讨丰田BEV电池系统
丰田从2020年开始部署了自己的设计的电池系统，这个电池系统大小为2157.0mm*1288.0mm*340.5m，电池能量为54.35kwh，容量153ah（51ah的3p），标称电压为355v，电池的重量为415kg；采用了11个模组的设计，包含288个电芯（96串）。最近找到了这款电池系统的拆解信息，我们根据这个电池系统来探讨下。
图1 丰田设计的电池系统
01
丰田的电池模组
丰田的设计中，把很多prius hev、phev的理念用来了过来，主要有这么几点：
1）电池的长度是柔性的，在这个设计中分成两种模组，电池系统共有11个模组，第一层为8个模组，每个模组有27个电芯（3p9s）；电池包二层堆叠有3个较短的模组，每个模组共24个电芯（3p8s）
图2 丰田设计的电池系统
2）模组的设计结构：如下图所示，这个采用的是标准的vda电芯规格（148*91*27mm），两种电池模组的规格整体的固定是有差异的，如下图所示。24个电芯的较小模组，只要把3个电芯拿掉就可以了。
图3 丰田设计的模组
3）丰田设计的模组的电气连接：和hev、phv一样，丰田还是在这么长的模组上使用了一条很长的母线可拆解的连接带，目的有几个：
这么设计模组是可维修的，电芯是通过模组的设计壳体固定的，只要破坏模组壳体理论上，坏了一个电芯，27个电芯还是能修的
同样的道理，回收的设计和维修一样是很方便的
这么设计电连接的方式，对于产线来看可以做自动化也可以人工柔性来弄 从hev、phev到bev，目前看下来在模组设计上面，只有丰田还在遵循这个设计原则。其他所有人都从制造工艺的角度切换到了激光焊接和bonding两种不同的模式。
图4 丰田的模组设计理念
图5模组之间的busbar连接
02
丰田电池系统设计
和之前丰田电池设计不同的地方，这个bev电池系统需要符合ip67的要求，所以如下所示上盖与下箱体的密封通过密封胶条和49个螺栓固定。
图6 丰田电池系统的密封
丰田的工程师还是非常非常固执的，在冷却方面采用了自己认为比较好的主动风冷设计，这套设计哲学一直保留到了现在：
图7 主动冷却系统
在设计中，把风道沿着电池包两侧进行布置，风道的空间被用作侧面撞击时的缓冲区，起到一定的防护。风道一共分为四个部分，如下图所示：
图8 风道的四个部分
由于冷却方面的设计特殊性，所以丰田给电池系统做了绝缘和隔热的设计，使得这个整体的热隔离设计的不错。这个电池系统最大的挑战是如何应对往150kw充电的问题，这个54kwh的包设计目标可能是50kw所以问题不大，怎么延展充电速度是个挑战。
图9 丰田的隔热设计
最后想说的是，松下给丰田开发的接触器按照这个样式，也是实现了插片可插拔的方式，在bev接触器维修方面走了很大的一步。
图10 丰田设计的bev配电盒
小结：从目前的设计思路来看，丰田短期内做的就是围绕50-60kwh来做小型轿车和suv的电池系统，目标市场是中国、欧洲和日本，这台车也慢慢在中国开始推广，我们可以关注这台车的销售情况。
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1）电池的长度是柔性的，在这个设计中分成两种模组，电池系统共有11个模组，第一层为8个模组，每个模组有27个电芯（3p9s）；电池包二层堆叠有3个较短的模组，每个模组共24个电芯（3p8s）
图2 丰田设计的电池系统
2）模组的设计结构：如下图所示，这个采用的是标准的vda电芯规格（148*91*27mm），两种电池模组的规格整体的固定是有差异的，如下图所示。24个电芯的较小模组，只要把3个电芯拿掉就可以了。
图3 丰田设计的模组
3）丰田设计的模组的电气连接：和hev、phv一样，丰田还是在这么长的模组上使用了一条很长的母线可拆解的连接带，目的有几个：
这么设计模组是可维修的，电芯是通过模组的设计壳体固定的，只要破坏模组壳体理论上，坏了一个电芯，27个电芯还是能修的
同样的道理，回收的设计和维修一样是很方便的
这么设计电连接的方式，对于产线来看可以做自动化也可以人工柔性来弄 从hev、phev到bev，目前看下来在模组设计上面，只有丰田还在遵循这个设计原则。其他所有人都从制造工艺的角度切换到了激光焊接和bonding两种不同的模式。
图4 丰田的模组设计理念
图5模组之间的busbar连接
02
丰田电池系统设计
和之前丰田电池设计不同的地方，这个bev电池系统需要符合ip67的要求，所以如下所示上盖与下箱体的密封通过密封胶条和49个螺栓固定。
图6 丰田电池系统的密封
丰田的工程师还是非常非常固执的，在冷却方面采用了自己认为比较好的主动风冷设计，这套设计哲学一直保留到了现在：
图7 主动冷却系统
在设计中，把风道沿着电池包两侧进行布置，风道的空间被用作侧面撞击时的缓冲区，起到一定的防护。风道一共分为四个部分，如下图所示：
图8 风道的四个部分
由于冷却方面的设计特殊性，所以丰田给电池系统做了绝缘和隔热的设计，使得这个整体的热隔离设计的不错。这个电池系统最大的挑战是如何应对往150kw充电的问题，这个54kwh的包设计目标可能是50kw所以问题不大，怎么延展充电速度是个挑战。
图9 丰田的隔热设计
最后想说的是，松下给丰田开发的接触器按照这个样式，也是实现了插片可插拔的方式，在bev接触器维修方面走了很大的一步。
图10 丰田设计的bev配电盒
小结：从目前的设计思路来看，丰田短期内做的就是围绕50-60kwh来做小型轿车和suv的电池系统，目标市场是中国、欧洲和日本，这台车也慢慢在中国开始推广，我们可以关注这台车的销售情况。
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