丰田|丰田BEV电池系统拆解
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 。
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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）
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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 。
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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 。
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图 4 丰田的模组设计理念
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图 5 模组之间的 Busbar 连接
【丰田|丰田BEV电池系统拆解】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 。
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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：
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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：
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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 。
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